2023/10/11 更新

写真a

ツツミ エイスケ
堤 英輔
TSUTSUMI Eisuke
所属
農水産獣医学域水産学系 水産学部 助教
職名
助教

学位

  • 博士(理学) ( 2012年3月   九州大学 )

研究キーワード

  • 海洋の混合過程, 西岸境界流域と沿岸海洋, 海洋環境

研究分野

  • 自然科学一般 / 大気水圏科学  / 海洋物理学

  • 自然科学一般 / 大気水圏科学

学歴

  • 九州大学   総合理工学府   大気海洋環境システム学専攻 博士後期課程

    2009年4月 - 2012年3月

経歴

  • 鹿児島大学   農水産獣医学域水産学系 水産学部   助教

    2022年10月 - 現在

  • 鹿児島大学   水産学部   助教

    2022年10月 - 現在

  • 東京大学   大気海洋研究所   特任助教

    2019年4月 - 2022年9月

  • 九州大学   応用力学研究所   学術研究員

    2015年4月 - 2019年3月

  • 愛媛大学   沿岸環境科学研究センター   特定研究員

    2012年4月 - 2015年3月

 

論文

  • Siteng Justin Zhu, Jing Zhang, Takeshi Matsuno, Eisuke Tsutsumi, Shota Kambayashi, Keiji Horikawa, Katsumi Takayama, Mutsuo Inoue, Seiya Nagao .  Quantifying the Water Contribution of Subtropical Mode Water and Related Isopycnal/Diapycnal Water Mixing in the Western Pacific Boundary Current Area Using Radiocesium: A Significant Nutrient Contribution From Subtropical Pacific Gyre to the Marginal Region .  Journal of Geophysical Research: Oceans128 ( 4 )   2023年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Geophysical Union (AGU)  

    DOI: 10.1029/2022jc018975

  • Ming-Huei Chang, Yu-Hsin Cheng, Yu-Yu Yeh, Yiing Jang Yang, Sen Jan, Chih-Lun Liu, Takeshi Matsuno, Takahiro Endoh, Eisuke Tsutsumi, Jia-Lin Chen, Xinyu Guo .  Internal Hydraulic Transition and Turbulent Mixing Observed in the Kuroshio over the I-Lan Ridge off Northeastern Taiwan .  Journal of Physical Oceanography52 ( 12 ) 3179 - 3198   2022年12月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Meteorological Society  

    Abstract

    Complex small-scale processes and energetic turbulence are observed at a sill located on the I-Lan Ridge that spans across the strong Kuroshio off Taiwan. The current speed above the sill is strong (1.5 m s<sup>−1</sup>) and unsteady (±0.5 m s<sup>−1</sup>) due to the Kuroshio being modulated by the semidiurnal tide. Above the sill crest, isothermal domes, with vertical scales of ∼20 and ∼50 m during the low and high tides, respectively, are generated by turbulent mixing as a result of shear instability in the bottom boundary layer. Tidally modulated hydraulic character modifies the small-scale processes occurring on the leeward side of the sill. Criticality analysis, performed by solving the Taylor–Goldstein equation, suggests that the observed lee waves and intermediate layer sandwiched by two free shear layers are related to the mode-1 and mode-2 critical control between the sill crest and immediate lee, respectively. Around high tide, lee waves are advected further downstream, and only mode-1 critical control can occur, leading to a warm water depression. The shear instabilities ensuing from the hydraulic transition processes continuously mediate flow kinetic energy to turbulence such that the status of marginal instability where the Richardson number converges at approximately 0.25 is reached. The resultant eddy diffusivity K<sub>ρ</sub> is concentrated from O(10<sup>−4</sup>) to O(10<sup>−3</sup>) m<sup>2</sup> s<sup>−1</sup> and has a maximum value of 10 m<sup>2</sup> s<sup>−1</sup>. The sill on the western flank of the Kuroshio is a hotspot for energetic mixing of Kuroshio waters and South China Sea waters.

    DOI: 10.1175/jpo-d-21-0245.1

    Scopus

    その他リンク: https://journals.ametsoc.org/downloadpdf/journals/phoc/52/12/JPO-D-21-0245.1.xml

  • S. Itoh, E. Tsutsumi, E. Masunaga, T. T. Sakamoto, K. Ishikawa, D. Yanagimoto, Y. Hoshiba, H. Kaneko, D. Hasegawa, K. Tanaka, H. Fukuda, T. Nagata .  Seasonal cycle of the confluence of the Tsugaru Warm, Oyashio, and Kuroshio currents east of Japan .  Journal of Geophysical Research: Oceans127 ( 8 )   2022年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Geophysical Union (AGU)  

    DOI: 10.1029/2022JC018556

    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2022JC018556

  • Takahiro Endoh, Eisuke Tsutsumi, Chang-Su Hong, Gyu-Nam Baek, Ming-Huei Chang, Yiing Jang Yang, Takeshi Matsuno, Jae Hak Lee .  Estimating propagation speed and direction, and vertical displacement of second-mode nonlinear internal waves from ADCP measurements .  Continental Shelf Research   104644 - 104644   2022年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.csr.2021.104644

  • Nagai T., Hasegawa D., Tsutsumi E., Nakamura H., Nishina A., Senjyu T., Endoh T., Matsuno T., Inoue R., Tandon A. .  The Kuroshio flowing over seamounts and associated submesoscale flows drive 100-km-wide 100-1000-fold enhancement of turbulence .  Communications Earth and Environment2 ( 1 )   2021年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Communications Earth and Environment  

    Although previous studies reported that currents over topographic features, such as seamounts and ridges, cause strong turbulence in close proximity, it has been elusive how far intense turbulence spreads toward the downstream. Here, we conducted a series of intensive in-situ turbulence observations using a state-of-the-art tow-yo microstructure profiler in the Kuroshio flowing over the seamounts of the Tokara Strait, south of Kyusyu Japan, in November 2017, June 2018, and November 2019, and employed a high-resolution numerical model to elucidate the turbulence generation mechanisms. We find that the Kuroshio flowing over seamounts generates streaks of negative potential vorticity and near-inertial waves. With these long-persisting mechanisms in addition to other near-field mixing processes, intense mixing hotspots are formed over a 100-km scale with the elevated energy dissipation by 100- to 1000-fold. The observed turbulence could supply nutrients to sunlit layers, promoting phytoplankton primary production and CO2 uptake.

    DOI: 10.1038/s43247-021-00230-7

    Web of Science

    Scopus

  • Akie Sakai, Tomoharu Senjyu, Takeshi Matsuno, Eisuke Tsutsumi, Takahiro Endoh .  Internal waves with high vertical wavenumber structure generated by diurnal tidal flow over the eastern ridge of Luzon Strait .  JOURNAL OF OCEANOGRAPHY   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    Internal waves with high vertical wavenumber structures on the northern part of the eastern ridge in Luzon Strait were investigated using shipboard observations and a wave propagation model. Detailed repeat observations across the ridge revealed complex undulations of isopycnals near the ridge that were characterized by vertically alternating concave and convex structures. In addition, strong eastward and westward flow areas with horizontal and vertical scales of 3-5 km and 150-250 m, respectively, occurred alternately on the downstream side of the ridge. These high-wavenumber structures in flow and density fields were associated with internal waves generated by interactions between diurnal tidal flow and the meridional submarine ridge in the strait; an acoustic Doppler current profiler recorded no signals of the Kuroshio Current and semi-diurnal tides in the zonal flow on the western slope of the eastern ridge. Many temperature inversions around the ridge exhibited vertical scales of predominantly similar to 30 m. Simple calculations of internal wave motion reveal that each internal wave mode tends to stagnate near the summits of the ridge depending on the direction and strength of the background tidal flow. This suggests that the observed high-wavenumber structure in the flow profiles near the ridge is ascribed to the superposition of transient internal wave modes, although this is not the main cause of the temperature inversions. As a possible mechanism to explain the temperature inversions, we propose that higher-mode internal waves emanating from the unresolved topographic undulations are trapped by the observed high-wavenumber structures, resulting in turbulent mixing.Y

    DOI: 10.1007/s10872-021-00615-4

    Web of Science

  • Hasegawa D., Matsuno T., Tsutsumi E., Senjyu T., Endoh T., Tanaka T., Yoshie N., Nakamura H., Nishina A., Kobari T., Nagai T., Guo X. .  How a Small Reef in the Kuroshio Cultivates the Ocean .  Geophysical Research Letters48 ( 7 )   2021年4月査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Geophysical Research Letters  

    Vertical nitrate fluxes associated with turbulent mixing and upwelling around a small reef in the Kuroshio are quantified by continuously deploying a turbulence microstructure profiler with an attached submersible ultraviolet nitrate analyzer while drifting from the upstream to the downstream of the reef. Flow separations and trains of Kelvin-Helmholtz billows (thickness = 60 m) are identified using a shipboard ADCP and an echo-sounder. The turbulence diffusivity associated with the vigorous turbulent mixing reaches up to O(10−1 m2 s−1), resulting in strong nitrate fluxes of O(1–103 mmol m−2 day−1). In addition, large differences between the upstream and downstream density profiles suggest a strong upwelling velocity of O(10−3 m s−1), as well as an upwelling nitrate flux of O(102 mmol m−2 day−1) in the entire subsurface layer.

    DOI: 10.1029/2020GL092063

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2020GL092063

  • S. Itoh, H. Kaneko, S. Kouketsu, T. Okunishi, E. Tsutsumi, H. Ogawa, I. Yasuda .  Vertical eddy diffusivity in the subsurface pycnocline across the Pacific .  Journal of Oceanography   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>In the stratified ocean, vertical eddy diffusivity in the subsurface pycnocline plays a major role in new production through transporting nutrients upwards from the darker/nutrient-rich layer. In order to evaluate the diffusivity that was less available in the subsurface layers where indirect estimations are difficult, we conducted direct microstructure measurements in the upper 300 m of the open Pacific during summer, from 40°S to 50°N along 170°W and from 137°E to 120°W across the subtropical North Pacific (21°30′N–23°N). The subsurface pycnocline in the mid- and low-latitude regions was occupied primarily by the Subtropical Underwaters characterized by high salinity, and the Subtropical Mode Waters appeared with an increasing depth and latitude. In the North Pacific, low-salinity subarctic water with shallow seasonal pycnocline was observed in the high-latitude region. The base level of the diffusivity was 0.14–0.47 × 10<sup>–5</sup> m<sup>2</sup> s<sup>–1</sup>, while elevations up to 0.51–13 × 10<sup>–5</sup> m<sup>2</sup> s<sup>–1</sup> were observed at the equator where the Equatorial Undercurrents formed the strong shear in the subsurface layer, and in areas high internal tide energy such as the Hawaiian Ridge. The effect of wind on the diffusivity was less clear, probably because the wind energy is generally low during summer. The shear-to-strain ratio showed dome-shaped profiles with respect to latitude and an increasing trend from west to east in the subtropical North Pacific. The geographical distributions of the diffusivity presented in this study will contribute to better understanding biogeochemical cycles in the stratified upper ocean through improving estimations of the material transport.

    DOI: 10.1007/s10872-020-00589-9

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    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10872-020-00589-9/fulltext.html

  • Eisuke Tsutsumi, Takeshi Matsuno, Sachihiko Itoh, Jing Zhang, Tomoharu Senjyu, Akie Sakai, Keunjong Lee, Daigo Yanagimoto, Ichiro Yasuda, Hiroshi Ogawa, Cesar Villanoy .  Vertical fluxes of nutrients enhanced by strong turbulence and phytoplankton bloom around the ocean ridge in the Luzon Strait .  Scientific Reports10 ( 1 )   2020年12月査読

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>
    Steep oceanic ridges and tidal currents in the Luzon Strait generate some of the world’s strongest turbulent mixing. To evaluate the impacts of the turbulence intensity on the marine ecosystem, we carried out measurements of microstructure turbulence and biogeochemical hydrography along 21°N in the Luzon Strait during the R/V <italic>Hakuho Maru</italic> cruise, KH-17-5-2, in November 2017. We found a turbulent kinetic energy dissipation rate exceeding <italic>O</italic>(10<sup>−7</sup>) W kg<sup>−1</sup> and vertical eddy diffusivity exceeding <italic>O</italic>(10<sup>−3</sup>) m<sup>2</sup> s<sup>−1</sup>, two orders of magnitude larger than those in the open ocean, above a shallow sub-ridge on the eastern ridge of the Luzon Strait. In addition, a clear chlorophyll <italic>a</italic> bloom was identified in the surface layer above the sub-ridge from in situ measurements and satellite observations. High values of nitrate (4.7 mmol N m<sup>−2</sup> d<sup>−1</sup>) and phosphate (0.33 mmol P m<sup>−2</sup> d<sup>−1</sup>) fluxes estimated near the base of the surface chlorophyll <italic>a</italic> bloom strongly suggest that enhanced turbulent mixing promotes nutrient supply to the euphotic zone and generates new production within the surface layer, contributing to the formation of a quasi-permanent local chlorophyll <italic>a</italic> bloom north of Itbayat Island on the eastern ridge.

    DOI: 10.1038/s41598-020-74938-5

    Scopus

    PubMed

    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41598-020-74938-5

  • Toru Kobari, Taiga Honma, Daisuke Hasegawa, Naoki Yoshie, Eisuke Tsutsumi, Takeshi Matsuno, Takeyoshi Nagai, Takeru Kanayama, Fukutaro Karu, Koji Suzuki, Takahiro Tanaka, Xinyu Guo, Gen Kume, Ayako Nishina, Hirohiko Nakamura .  Phytoplankton growth and consumption by microzooplankton stimulated by turbulent nitrate flux suggest rapid trophic transfer in the oligotrophic Kuroshio .  Biogeosciences17 ( 9 ) 2441 - 2452   2020年5月査読

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Copernicus GmbH  

    Abstract. The Kuroshio Current has been thought to be biologically
    unproductive because of its oligotrophic conditions and low plankton
    standing stocks. Even though vulnerable life stages of major foraging fishes
    risk being entrapped by frontal eddies and meanders and encountering low
    food availability, they have life cycle strategies that include growing and
    recruiting around the Kuroshio Current. Here we report that phytoplankton
    growth and consumption by microzooplankton are stimulated by turbulent
    nitrate flux amplified by the Kuroshio Current. Oceanographic observations
    demonstrate that the Kuroshio Current topographically enhances significant
    turbulent mixing and nitrate influx to the euphotic zone. Graduated nutrient
    enrichment experiments show that growth rates of phytoplankton and
    microheterotroph communities were stimulated within the range of the
    turbulent nitrate flux. Results of dilution experiments imply significant
    microzooplankton grazing on phytoplankton. We propose that these rapid and
    systematic trophodynamics enhance biological productivity in the Kuroshio.

    DOI: 10.5194/bg-17-2441-2020

    Scopus

  • Takashi Mano, Xinyo Guo, Naoki Fujii, Naoki Yoshie, Eisuke Tsutsumi, Rui Saito .  Moon jellyfish aggregations observed by a scientific echo sounder and an underwater video camera and their relation to internal waves .  Journal of Oceanography75 ( 4 ) 359 - 374   2019年8月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s10872-019-00507-8

    Scopus

  • 長谷川 大介, 田中 雄大, 松野 健, 千手 智晴, 堤 英輔, 中村 啓彦, 仁科 文子, 小針 統, 吉江 直樹, 郭 新宇, 長井 健容, 奥西 武, 安田 一郎 .  センサによる硝酸塩鉛直乱流拡散フラックスの計測 .  沿岸海洋研究57 ( 1 ) 59 - 64   2019年査読

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本海洋学会 沿岸海洋研究会  

    新学術領域研究課題「海洋混合学の創設」において,海洋の基礎生産を支える栄養塩供給過程のうち,硝酸塩の鉛直乱
    流拡散フラックスの正確な定量化を目的として,乱流計に小型の硝酸塩センサを搭載することで,センサによる硝酸塩鉛
    直乱流拡散フラックスの計測を実現した.本稿では,本計測手法の詳細と,計測誤差を考慮したデータ処理手順につい
    て,実際の計測値を用いて議論を行う.

    DOI: 10.32142/engankaiyo.2019.8.008

    CiNii Books

    その他リンク: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01860/

  • Takeyoshi Nagai, Daisuke Hasegawa, Takahiro Tanaka, Hirohiko Nakamura, Eisuke Tsutsumi, Ryuichiro Inoue, Toru Yamashiro .  First Evidence of Coherent Bands of Strong Turbulent Layers Associated with High-Wavenumber Internal-Wave Shear in the Upstream Kuroshio .  SCIENTIFIC REPORTS7   14555   2017年11月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    The upstream Kuroshio flows through Okinawa Trough and the Tokara island chain, the region near the continental shelf of the East China Sea and shallow seamounts, where the Kuroshio can induce strong mixing over the shallow topography. Also, tidal currents over the rough topography may produce internal tides, and associated turbulence. The previous observations show energetic high vertical wavenumber near-inertial wave shear in the Kuroshio thermocline, which implies strong turbulent mixing. However, direct turbulence measurements in this region are very scarce. Using high lateral resolution (1-2 km) direct turbulence measurements, we show here, for the first time, that strong turbulent layers form spatially coherent banded structures with lateral scales of &gt;O(10 km), associated with bands of near-inertial wave/diurnal internal tide shear of high vertical wavenumber in the upstream Kuroshio. The turbulent kinetic energy dissipation rates within these turbulent layers are &gt;O(10-7 W kg(-1)), and estimated vertical eddy diffusivity shows &gt;O(10(-4) m(2) s(-1)) on average. These results suggest that the high vertical wavenumber near-inertial waves propagating in the upstream Kuroshio could have large impacts on the watermass modifications, momentum mixing, nutrient supply, and associated biogeochemical responses in its downstream.

    DOI: 10.1038/s41598-017-15167-1

    Web of Science

  • Eisuke Tsutsumi, Takeshi Matsuno, Ren-Chieh Lien, Hirohiko Nakamura, Tomoharu Senjyu, Xinyu Guo .  Turbulent mixing within the Kuroshio in the Tokara Strait .  JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS122 ( 9 ) 7082 - 7094   2017年9月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER GEOPHYSICAL UNION  

    Turbulent mixing and background current were observed using a microstructure profiler and acoustic Doppler current profilers in the Tokara Strait, where many seamounts and small islands exist within the route of the Kuroshio in the East China Sea. Vertical structure and water properties of the Kuroshio were greatly modified downstream from shallow seamounts. In the lee of a seamount crest at 200 m depth, the modification made the flow tend to shear instability, and the vertical eddy diffusivity is enhanced by nearly 100 times that of the upstream site, to K-p similar to O(10(-3))-O(10(-2)) m(2) s(-1). A one-dimensional diffusion model using the observed eddy diffusivity reproduced the observed downstream evolution of the temperature-salinity profile. However, the estimated diffusion time-scale is at least 10 times longer than the observed advection time-scale. This suggests that the eddy diffusivity reaches to O(10(-1)) m(2) s(-1) in the vicinity of the seamount. At a site away from the abrupt topography, eddy diffusivity was also elevated to O(10(-3)) m(2) s(-1), and was associated with shear instability presumably induced by the Kuroshio shear and near-inertial internal-wave shear. Our study suggests that a better prediction of current, water-mass properties, and nutrients within the Kuroshio requires accurate understanding and parameterization of flow-topography interaction such as internal hydraulics, the associated internal-wave processes, and turbulent mixing processes.

    DOI: 10.1002/2017JC013049

    Web of Science

  • Eisuke Tsutsumi, Xinyu Guo .  Climatology and linear trends of seasonal water temperature and heat budget in a semienclosed sea connected to the Kuroshio region .  JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS121 ( 7 ) 4649 - 4669   2016年7月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER GEOPHYSICAL UNION  

    The climatology and linear trend of seasonal water temperature and heat budget in a semienclosed sea connected to the Kuroshio region (Seto Inland Sea: SIS) are investigated by constructing and analyzing a gridded data set of water temperature, salinity, and air-sea heat fluxes. In the SIS, winter-time water temperature and ocean heat content (OHC) showed a significant increasing trend while those in summer-time exhibited no significant change. By analyzing the heat budget between the tendency of ocean heat content OHC/t and air-sea net heat flux Q(net), the driving factor of the winter-time warming trend in the SIS was identified as autumn Q(net), while the unchanged summer-time OHC is mainly due to decreased spring-time oceanic heat transport to the SIS from the Kuroshio region. In addition, we showed that the decreased spring-time heat transport could have been induced by upwelling due to wind curl and wind speed in the shelf-slope region, heat transport by the Kuroshio south of Shikoku Island, and freshwater input to the SIS from rivers. The importance of both oceanic and atmospheric forcing mechanisms for explaining variation in the water temperature in coastal areas is demonstrated.

    DOI: 10.1002/2016JC011748

    Web of Science

  • 堤 英輔, 松野 健 .  乱流運動エネルギー散逸率の計測から見えた沿岸の物理過程: 有明海を例として .  沿岸海洋研究53 ( 2 ) 135 - 140   2016年2月招待 査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本海洋学会沿岸海洋研究部会  

    CiNii Books

  • 堤 英輔, 松野 健 .  有明海諫早湾湾口付近における外部, 内部潮汐流およびそれに伴う乱流混合の観測 .  海の研究23 ( 2 ) 45 - 72   2014年3月査読

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本海洋学会  

    本稿では,2009年と2010年の成層期に有明海の諫早湾湾口周辺において行った係留系による流速場観測と乱流微細構造プロファイラを用いた乱流観測結果から,潮流の鉛直構造(鉛直シア)の特性とその形成要因を明らかにし,その鉛直混合との関係を調べた。有明海は外力として潮汐が卓越するため海底摩擦に起因する鉛直シアが卓越するが,成層時には海底境界層から離れた海洋内部においても鉛直シアが発達していた。この中層における鉛直シアは,大潮期に発達する半日周期の外部潮汐流と小潮期に発達する日周期の内部潮汐流に伴うものであった。乱流観測結果には,中層において大潮期よりも小潮期に鉛直混合が発達する様子が捉えられており,日周期の内部潮汐が特に海底境界層より上部の鉛直混合過程として重要であることが示された。In this paper, we investigated the spatio-temporal characteristics and dynamics of vertical structure (vertical shear) of tidal currents, and discussed their relation to vertical mixing, performing measurements of current field and turbulence at the mouth of the Isahaya Bay, Ariake Sea during stratified season in 2009 and 2010. We found intense vertical shear at ocean interior above the bottom boundary layer (BBL) when the water column was highly stratified. Such vertical shear at mid-column is caused mainly due to semi-diurnal external tide on spring tides and diurnal internal tide on neap tides. Results of the turbulence measurements exhibit mid-column vertical mixing obtained on neap tide is stronger than that on spring tide, and the fact indicates diurnal internal tide plays an important role in promoting vertical mixing in the stratified region above BBL.

    CiNii Books

    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1141/00047208/

  • Takahiro Endoh, Takeshi Matsuno, Yutaka Yoshikawa, Eisuke Tsutsumi .  Estimates of the turbulent kinetic energy budget in the oceanic convective boundary layer .  JOURNAL OF OCEANOGRAPHY70 ( 1 ) 81 - 90   2014年2月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    The terms of the steady-state turbulent kinetic energy (TKE) budget in the oceanic convective boundary layer (CBL) are estimated by use of microstructure data obtained over the continental shelf of the East China Sea. The dissipation term is calculated from the micro-scale vertical shear of horizontal velocity measured directly using a freely-falling microstructure profiler, whereas the buoyancy flux and shear production terms are estimated indirectly by integrating vertically the one-dimensional conservation equation of density and by applying similarity theory, respectively. The transport term, calculated as the residual of the other three terms, vertically redistributes the TKE from the upper half of the CBL to the lower half, consistent with the TKE budgets in the atmospheric CBL and in shear-free and slightly-sheared CBLs simulated by large eddy-simulation models. The relatively large contribution of the transport term to the TKE budget shows that a local equilibrium form of the TKE equation is not appropriate for the TKE budget in the oceanic CBL.

    DOI: 10.1007/s10872-013-0215-3

    Web of Science

  • Eisuke Tsutsumi, Takeshi Matsuno .  Observations of turbulence under weakly and highly stratified conditions in the Ariake Sea .  JOURNAL OF OCEANOGRAPHY68 ( 3 ) 369 - 386   2012年6月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    Observations of turbulence, stratification, and mean current were made using a microstructure profiler and an acoustic Doppler current profiler (ADCP) during four cruises at a central location in the Ariake Sea, under weakly and strongly stratified conditions. Continuous measurements of the dissipation rate of turbulent kinetic energy (TKE), epsilon, were made. These revealed that frictional bed turbulence with quarterdiurnal variation in the bottom boundary layer (BBL) was one of the most energetic sources of vertical mixing in the sea. Thickness of the BBL was strongly confined by the stable stratification. We investigate a relationship between the BBL height h and the Ozmidov scale. We present a systematic argument that describes the vertical structure and characteristic scales of velocity and turbulence inside the frictional BBL, where the stratification persisted. Considerable deviation of observed vertical shear from the law of the wall indicated a modification of turbulent scales by the stratification. Shear stress calculated from the velocity data using vertical integration of the equation of motion was found to decrease approximately linearly with height. The TKE production rate P, estimated using the shear stress, was highly correlated with the dissipation rate. The buoyancy contribution to TKE balance in the BBL was quantified in terms of the flux Richardson number R-f as R-f = 0.12.

    DOI: 10.1007/s10872-012-0103-2

    Web of Science

  • Y. Yoshikawa, T. Endoh, T. Matsuno, T. Wagawa, E. Tsutsumi, H. Yoshimura, Y. Morii .  Turbulent bottom Ekman boundary layer measured over a continental shelf .  GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS37 ( 15 )   2010年8月査読

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER GEOPHYSICAL UNION  

    An acoustic Doppler current profiler was deployed in summer and autumn in 2007-2009 at two stations on the East China Sea shelf. Clear velocity spirals that basically correspond to theoretical Ekman spirals were identified for both mean and tidal currents. From these spirals and the corresponding Ekman equation, we estimated the time-averaged eddy viscosity (mu) profiles. The estimated mu was largest (2-3 x 10(-3) m(2) s(-1)) around 5 m from the bottom and decreased almost exponentially with height. A qualitatively similar profile of the eddy diffusivity was also inferred from the acoustic Doppler current profiler data and microstructure profiler data. The flux Richardson number was estimated as 0.11 +/- 0.10 similar to 0.46 +/- 0.17, indicating relatively large buoyancy contribution to the turbulent kinetic energy budget. Citation: Yoshikawa, Y., T. Endoh, T. Matsuno, T. Wagawa, E. Tsutsumi, H. Yoshimura, and Y. Morii (2010), Turbulent bottom Ekman boundary layer measured over a continental shelf, Geophys. Res. Lett., 37, L15605, doi: 10.1029/2010GL044156.

    DOI: 10.1029/2010GL044156

    Web of Science

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講演・口頭発表等

  • Eisuke Tsutsumi .  Turbulent mixing in the WBC region around Japan and its potential for nutrient transport .  Seminar for comparative study on Western Boundary Current “Toward Comparative Study on Ecosystems of Kuroshio and Gulf Stream”  2023年7月 

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    開催年月日: 2023年7月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  • Eisuke Tsutsumi .  Topographic lee wake and turbulent mixing induced by geostrophic flow and tides: observations at Hirase Seamount within the Kuroshio in Tokara Strait .  Workshop on turbulent mixing in and around the Kuroshio  2023年6月 

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • Eisuke Tsutsumi, Takeshi Matsuno, Sachihiko Itoh, Jing Zhang, Tomoharu Senjyu, Akie Sakai, Keunjong Lee, Daigo Yanagimoto, Ichiro Yasuda, Hiroshi Ogawa, Cesar Villanoy .  Vertical fluxes of nutrients enhanced by strong turbulence and phytoplankton bloom around the ocean ridge in the Luzon Strait .  JpGU Meeting 2023  2023年5月 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  • 堤 英輔, 吉江 直樹, 郭 新宇, 遠藤貴洋, 宮澤泰正, 美山 透 .  急潮予測に向けた豊後水道の御五神島周辺における流れと乱流混合の観測 .  日本地球惑星科学連合2023年大会  2023年5月 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  • 堤 英輔, 伊藤 幸彦, 伊藤 進一, 柴野 良太, 矢部 いつか, 増永 英治, 井上 龍一郎 .  三陸沖のサブメソスケール流動に伴う混合と物質輸送に関する研究 .  海と地球のシンポジウム2022  2023年3月 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

  • Eisuke Tsutsumi .  Flow and mixing at the tidal front in Bungo Channel .  The 44th LaMer Special Seminar  2023年1月 

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    開催年月日: 2023年1月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  • 堤英輔, 井上龍一郎, 長井健容, 中村啓彦, 仁科文子, 長谷川大介, 松野健, 遠藤貴洋, 千手智晴, 郭新宇 .  黒潮、潮汐及び海山が生じる鉛直混合 -トカラ海峡の平瀬における現場観測と数値シミュレーション- .  東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「黒潮生態系とその変動を駆動する物理・化学・生物過程」  2022年12月 

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    開催年月日: 2022年12月

    会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  • 堤英輔, 伊藤幸彦, 伊藤進一, 柴野良太, 矢部いつか, 増永英治, 井上龍一郎 .  夏季~秋季の三陸沿岸における津軽暖流と内部波、乱流混合(新青丸KS-22-11航海の結果速報) .  北海道大学低温科学研究所共同利用研究集会「海洋乱流の観測およびモデリングに関する研究集会」  2022年11月 

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

  • Eisuke Tsutsumi .  Observation of the wake and energy dissipation of the Kuroshio flowing over Hirase in autumn .  Seminar for “Kuroshio Interaction with the Tokara Strait Topography (KITTY)”  2022年11月 

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  • 堤 英輔 .  黒潮中の流れ・地形間相互作用と乱流混合過程に関する研究 .  九州大学応用力学研究所RIAMフォーラム2022  2022年7月  招待

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  • 堤 英輔, 郭 新宇, 吉江 直樹, 董 孟洪, 遠藤 貴洋, 伊藤 幸彦 .  沿岸ー外洋移行帯として見た豊後水道の流動と混合 .  日本地球惑星科学連合2022年大会  2022年6月 

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    開催年月日: 2022年5月 - 2022年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 鹿児島県海域における漁場予測技術の開発

    2023年7月 - 2026年3月

    鹿児島県水産技術開発センター  共同研究 

    堤 英輔, 加古 真一郎, 湯ノ口 亮

  • 屋久島、種子島周辺での黒潮北偏に伴うサブメソスケール混合現象とその生物化学的影響

    研究課題/領域番号:23H01244  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    長井 健容, 中村 啓彦, 小針 統, 堤 英輔, 仁科 文子, 井上 龍一郎, 鋤柄 千穂

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    配分額:18980000円 ( 直接経費:14600000円 、 間接経費:4380000円 )

  • 西岸境界流が生じる沿岸湧昇過程の解明

    研究課題/領域番号:23H01242  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    堤 英輔, 中村 啓彦, 伊藤 幸彦

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    配分額:18720000円 ( 直接経費:14400000円 、 間接経費:4320000円 )

  • 三陸沖のサブメソスケール流動に伴う水塊混合と物質輸送・生物環境に関する研究(KS-22-11次研究航海)

    2022年8月

    東京大学大気海洋研究所  令和4年度研究船共同利用(新青丸単一課題航海) 

  • 河口から大陸棚における流動変動と物質の拡散過程

    研究課題/領域番号:22H05201  2022年6月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    伊藤 幸彦, 長谷川 大介, 坂本 圭, 堤 英輔, 増永 英治, 西川 悠, 増田 貴子, 田中 雄大

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    配分額:124410000円 ( 直接経費:95700000円 、 間接経費:28710000円 )

  • 三陸沖のサブメソスケール流動に伴う水塊混合と物質輸送・生物環境に関する研究(KS-21-24次研究航海)

    2021年10月

    東京大学大気海洋研究所  2021年度研究船共同利用(新青丸単一課題航海) 

  • 新世代衛星・現地機動観測を融合する突発的な黒潮の沿岸進入過程の予測と理解

    研究課題/領域番号:21H01444  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    美山 透, 田中 潔, 吉江 直樹, 西垣 肇, 堤 英輔, 植原 量行

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    配分額:16900000円 ( 直接経費:13000000円 、 間接経費:3900000円 )

    海洋予測モデルは、従来の分解能に加え日本周辺1/120度のモデル、さらに豊後水道・駿河湾では水平分解能1/500度のモデルを準備し、海洋予測を実施すると共に、配信体制を整えた。さらに、河川モデルや、アンサンブル予測の導入を行った。海流予測モデルを利用し、黒潮の沿岸環境への影響の例として、東京オリンピック日本セーリングチーム支援、海洋プラスチック拡散、福徳岡ノ場からの軽石漂流予測などの社会応用を実施した。
    豊後水道では、北部佐田岬半島先端部での高頻度多項目モニタリング及び北部の潮汐フロント周辺海域における断面観測を実施した。特に、2021年7月の大潮・小潮に潮汐フロントを横断する測線で乱流計測を実施した。最も強い乱流は下げ潮時に暖水フロントの表層10mで観測された。この強い乱流は顕著な鉛直密度逆転を伴っておりフロントの移流に伴う対流不安定によって生じたと考えられる。さらに、豊後水道西部での係留観測による高頻度多層水温モニタリングの立ち上げを実施した。2021年6月より順次データを取得している。観測は,臼杵湾,佐伯湾,猪串湾の3点で行い,各測点における水温鉛直分布と表層塩分,加えて佐伯湾における海底付近の塩分を測定している。
    駿河湾では、湾内の3カ所において、係留海洋観測(水温塩分計と電磁流速計)を実施することに成功した。また、静岡県水産・海洋技術研究所が実施している駿河湾の定期海洋観測データ(CTD観測)を解析し,2002-2020の期間における水温・塩分・密度で特徴づけられる水塊特性について,月ごとの温度・塩分ダイアグラムの頻度分布を作成して調べた.その結果,コア水塊としてほぼ変動のない重い水塊と表層の顕著な変化をもつ温度・塩分構造が認められた.

  • 東アジアモンスーンが励起するマルチスケール黒潮変動

    研究課題/領域番号:21H01157  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    中村 啓彦, 加古 真一郎, 仁科 文子, 井上 龍一郎, 堤 英輔

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    配分額:18070000円 ( 直接経費:13900000円 、 間接経費:4170000円 )

    これまでの私たちの研究から,東シナ海の黒潮の乱流強度は,冬季に強くなる季節変動をしていることが推測された。この季節変動の原因として,1)冬季の黒潮の不安定化に起因して沖縄トラフの中深層で低気圧性渦が発達し,2)陸棚斜面域に渦位が局所的に負になる領域(流れが海底斜面を右に見る領域)が形成され,3)対称・慣性不安定から高鉛直波数の近慣性内部重力波が射出され,4)水平流鉛直シアーが強化されるため鉛直混合が活発化する仮説を提案した。本研究の目的は,このプロセスを証明することである。プロセスの証明は,主に観測的に行い,観測では証明できない点に関して補足的に数値計算を導入する。
    <BR>
    A)観測: 2020年6月,沖縄本島西方の黒潮流域の4地点に,韓国海洋科学技術院とソウル大学との共同観測の一環で,多層式超音波流速計(ADCP/75KHz)を設置し「マルチスケール黒潮観測網」を展開した。2021年6月に実施した鹿大水産学部練習船「かごしま丸」の乗船実習航海で,これら4台のADCP/75KHzを一旦回収し電池交換したあと再設置した。2021年6月の航海で回収した4台のADCPデータを解析し,冬季の黒潮の不安定化に連動して乱流エネルギー源となる近慣性内部波エネルギーが増加する様子を確認した。同海域の過去のXBTデータを調べたところ,興味深いことに,近慣性内部波エネルギーが増加する中層(400-600m深)で大規模な水温逆転が起っていることがわかった。この結果を,日本海洋学会2021年度秋季大会で発表した。
    <BR>
    B)数値計算: 一連の現象を再現するために,Regional Ocean Modelling System(ROMS)を用いて,超高解像度数値シミュレーションモデルの開発をはじめた。モデルが動作するコンピューター環境の構築はできたが,現象を再現可能なモデルの完成には至っていない。

  • マルチスケールの共鳴特性を考慮した九州西岸におけるM2潮汐振幅長期減少原因解明

    研究課題/領域番号:18K13613  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    堤 英輔

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    九州西岸の半日周期潮汐の振幅は年々減少しており、特に有明海内部でそれが顕著であることが知られていたが、そのメカニズムと原因は不明であった。本研究では九州沿岸の験潮所潮位観測データの解析と数値海洋モデルを用いた実験を行い、有明海の半日周期潮位振幅減少のうち約9割が東シナ海東岸の潮汐減少に由来すること、1割は有明湾内の地形の改変に起因した共鳴の弱化および海底摩擦抵抗の弱化による共鳴の強化の複合的な効果に由来することを湾共鳴の力学に基づいて明らかにした。数値モデル実験結果から東シナ海東岸の潮汐変化には内部潮汐を通じた成層の変動が影響している可能性が示唆されたが、原因の究明には至らなかった。

  • 黒潮とその源流域における混合過程・栄養塩輸送と生態系の基礎構造の解明

    研究課題/領域番号:15H05821  2015年6月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域  新学術領域研究(研究領域提案型)

    郭 新宇

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    資金種別:競争的資金

    黒潮とその源流域をフィールドとして、大洋の縁辺域における混合を定量的に評価し、境界混合が物質輸送に果たす役割、ならびに生態系への寄与を明らかにすることを目的として、物理および生物・化学的観測に基づいた分野連携的研究を実施した。本研究では、黒潮流域上に、ルソン海峡、台湾東沖、東シナ海陸棚縁辺部、トカラ海峡の4つの海域を設定し、計14回の観測航海を通じて、乱流混合の実態把握および乱流混合の生態系への影響解析を行った。その結果、黒潮の流路上に存在する島や岩礁・海山などにより引き起こされる乱流混合や湧昇による表層への栄養塩の供給が、黒潮の豊かな生態系の維持に重要な役割を果たしている可能性を示した。

  • 有明海における内部潮汐波の発生域および伝搬特性の解明

    2013年4月 - 2014年2月

    日本科学協会  笹川科学研究助成 

    堤 英輔

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  • 有明海における内部潮汐による鉛直混合

    2009年4月 - 2010年2月

    日本科学協会  笹川科学研究助成 

    堤 英輔

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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担当経験のある授業科目

  • 外洋域乗船実習

    2023年11月
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:大学院専門科目 

  • 水産科学英語(水圏科学)

    2023年10月
    -
    現在
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:学部専門科目 

  • 海洋観測乗船実習Ⅰ

    2023年6月
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:学部専門科目 

  • 基礎数学入門

    2023年4月
    -
    2023年9月
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:学部教養科目 

  • 水圏科学実験基礎

    2023年4月
    -
    2023年9月
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:学部専門科目 

  • 水産基礎数学

    2023年4月
    -
    2023年9月
    機関名:鹿児島大学

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    科目区分:学部専門科目 

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