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[MAG38-20] 放射性核種の海域移行解析のための河口・沿岸域土砂輸送モデルの開発
キーワード：粒径別土砂輸送モデル, 放射性セシウム137, 多段ネスティング, ROMS
福島第一原発（以下1Fと呼称）から漏洩した溶存態の放射性核種に対して，これまで国内外の研究機関等によって多くの海洋分散再解析が行われてきた．著者らのグループも多段ネスティングによる水平解像度1 kmの領域海洋モデルにより，2011年3月?4月に生じた1Fからの海洋への直接漏洩事故の再解析を行っている（内山ら，2013，土木学会論文集；以下前報）．その結果，2011年春期の福島県沖陸棚域における流速変動には海上風が大きく関わり，137Csの漏洩開始から5月下旬まで陸棚波の影響を強く受けた南北方向の沿岸ジェットが形成され，放射性核種の初期分散パターンに対して強い影響を及ぼしていたことなどを明らかにした．海洋での放射性核種の分散は1Fからの直接漏洩に加えて大気からの降下や河川からの出水などの影響も受けるが，特に後者については懸濁態での移行過程に関する知見が不十分であり，その定量的な予測手法の確立が急務である．大気を経由して陸域に降下した放射性核種の多くは主に土壌表層の粘土画分の粒子に吸着し，降雨等に伴う水文過程によって懸濁態として河川から流出して沿岸域に堆積する．放射性核種は海底においても土粒子に吸着することが知られており，沈降速度のため溶存態と比較して浅海域に滞留しやすく，長期間にわたって沿岸に存在し続け，海洋生態系に対してより大きな影響を与えることが危惧される．したがって，放射性核種の沿岸域での拡散予測やインベントリ解析をより高精度で行うためには，陸域から河口へ至った土砂がどのように沿岸に堆積し，輸送および再懸濁・再輸送されるかを精緻に予測する技術が必要となる．本研究では，前報で開発した福島沿岸の領域海洋モデルに対してEuler型の土砂輸送モデルおよび海底堆積モデル（Blaas et al., 2007）を組み込み，さらに多粒径土砂へと拡張することにより，細砂，シルト，泥の3成分から構成される土砂の輸送，再懸濁，沈降過程を予測するモデルを開発し，福島沿岸域に適用した結果について報告する．具体的には，前報の東北・北関東沿岸モデルからさらにもう一段階のネスティングを行い宮城・福島・茨城沿岸域モデルを構築し，2011年3月から8月を対象とした再解析を行った．すなわち，JCOPE2（水平解像度1/12度）を最外側境界条件とし，領域海洋循環モデルROMS を用いた3段階ネスティングにより，JCOPE2 → ROMS-L1（水平解像度約3 km）→ ROMS-L2（同 1 km）→ ROMS-L3（同 250 m）へと順次ダウンスケーリングを行った．ROMS-L3ではactiveトレーサとしての土砂3成分を考慮し，海底からの再懸濁フラックスに関連する底面せん断応力の推定に対しては底層流れに加えて波浪の影響を考慮した．海底地形は内閣府中央防災会議による解像度50 mの地形データを，波浪場は気象庁GPV-CWM再解析値にネスティングさせたスペクトル波浪推算モデルSWANによる3時間平均推算値（水平解像度約1 km）を，海上風には気象庁GPV-MSM再解析値を用いた．海底土砂の初期粒径組成には，宮城県水産試験場および福島県水産試験場による報告値（1991および2013）を用い，最適内挿法で空間補間を行った．L3領域内に存在する6本の一級河川，14本の二級河川の河口における流量は，電中研HYDREEMSによる日平均推定値を与え，流入土砂フラックスは全国平均L’-Q’式（武川ら，2013）および浮遊土砂量と流量の相関式（武田，2001）から土砂の平均断面濃度を求め，流量を乗じた．流砂組成比にはJAEA（2013）によるUSLE準拠モデルを用いた河口部流砂量の結果をもとに与えた．その他の各種外力・初期・境界条件等に関しては前報と同様のものを使用した．放射性核種としては溶存態放射性セシウム137Cs（半減期約30年）のみを考慮し，土砂への吸脱着等（すなわち懸濁態137Cs）は一切考慮していない．講演では250 m解像度における溶存態137Cs分布特性，各河川からの土砂の輸送範囲，荒天時における再懸濁による土砂輸送の発生範囲などに関する解析結果を示し，海況との比較を行うとともに，吸脱着を考慮した場合の懸濁態・溶存態137Csの分布特性に関する考察などを行う予定である．