茨城大学の多様な教員の研究愛にフォーカスする不定期掲載コラム「研究に恋して」。
今回は海洋物理学の研究者として１年間のうち１か月間は海に出て海の内部の波を観測しているという地球?地域環境共創機構（GLEC）の増永英治講師に、研究?産学官連携機構（iRIC）の間宮るいURAがインタビューしました。
―簡単に説明するとどんな研究といえますか？
地球規模で起きている物質の循環現象について、沿岸海域の「波」や「渦」といった現象に着目しながら、海洋観測や数値モデリングの技術を用いて日々調査?研究活動を進めています。この研究は、地球環境を司っている熱や物質の循環の解明に繋がります。ここでいう「熱」とは厳密にはエネルギーですが、皆さんが日頃感じている暖かいとか寒いとかといった感覚と思っていただいて大丈夫です。春は快適な気候で、夏は暑苦しく、冬は凍えるように寒いというように地球環境は変化していて、この気候を支配しているのが地球環境における熱や物質循環です。同様に海洋においても大規模な熱やが発生していて大気の現象と相互に関わり合っています。
―波の種類にもいろいろあるようですが、どんな波を研究しているのでしょう？
皆さんは「波」といった時に何を思い浮かべますか？葛飾北斎の「神奈川沖浪裏」のような水面で発生する「水面波」を思い浮かべる人が多いかと思います。水面波は、ご存じの通り、大気と海水の境界で発生する波のことです。一方で、私たちの研究室では波の中でも「内部波」という、水面ではなく海の中に発生する波を対象にしています。目には見えない波なのであまり馴染みはないかもしれないですが、海の中では水温が急激に変化する「水温躍層」という境界面に沿ってとても大きな波が世界中を伝播しています。この内部波が地球全体の循環を解明する上でとても重要であるといわれているものの、私たちの目には見ることができないので現象の解明がなかなか進んでいません。
また、波に加えて「渦」の現象にも着目しています。地球環境中には台風に見られるような多様な渦が存在していて、海洋中にも大小様々な渦が存在しています。下のアニメーションは、東日本南岸の水温を示しています。強い黒潮の流れや伊豆諸島の島々の周りに細かな渦現象が見られると思います。これらの渦や内部波が海洋中の熱や物質の流れに強く関わっているのです。
―海の中の波や渦に着目して研究をすることで何が分かるのですか？
海の中でどのように水が混ざり合っているかを明らかにすることができます。これは冒頭で述べた、暖かいや寒いといった気候の変化のようなもので、海の中での水温の分布を決定付ける重要な現象です。もちろん水温（熱）だけでなく、波や渦によってさまざまな物質の分布に影響を与えています。内部波は、海洋循環や生態系における栄養塩の輸送などに重要な役割を果たしています。特に、内部潮汐と呼ばれる潮汐によって発生する内部波は、沿岸海域のエネルギー、熱や物質の流れに非常に強く貢献しています。海洋の水温は地球の気象現象に直接的に影響しているため、気候変動による地球環境の変化を把握することにもとても役立つ研究です。
それらの影響も調べるために、私たちの研究室では、観測船で海に出て海洋観測を実施したり海洋シミュレーションを行なったりして、研究を進めています。短期や長期の海洋観測などさまざまですが、実は年に１か月程度は調査で海に出ています。
観測の様子
―年間１か月も海洋観測に！それ以外の期間はどのような研究活動をされているのでしょうか？
海洋観測などの現場にばかり出ているという印象を持たれるかもしれませんが、実際には研究室に引きこもって観測データや数値計算データの解析をしていることがほとんどです。この解析作業というのは「物理」というよりは「情報処理（プログラミング）」といったところでしょうか。論文で用いている図や先に紹介したアニメーションも、データをプログラミング処理で解析して図化しています。研究に時間が多く割ける日は、一日中コーディングしている日もあります。
研究室のデスクの様子
―2022年度は茨城大学のサバティカル制度を利用してカリフォルニアにある世界最�