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時系列鉛直断面は、一連のプロファイルを一枚の図にまとめ、変数がプロファイルの取得順と深さに沿ってどう変化するかを示します。漂流するArgoフロートでは固定点の時系列ではなく、時間と地理的位置の両方が変わります。

先に図の種類全体を知りたい場合は、海洋データ可視化：手法・実例・ツール から始めてください。

時系列鉛直断面とは

時系列鉛直断面は、繰り返し取得された鉛直プロファイルを時間順に並べたものです。

Argoのプロファイルから作る図は、通常、次のような構成になります。

  • 一つのフロートが多数のサイクルで取得したプロファイル
  • 横軸に時間またはプロファイルの取得順
  • 縦軸に圧力または深さ
  • 水温、塩分、酸素など一変数の値を色で表示

これを使うと、フロートの経路に沿って、水柱構造がサイクルごとにどう移り変わるかを追えます。具体的には、次の点を確認できます。

  • 上層は強く成層しているのか、それとも混合が進んでいるのか
  • 水温躍層は時間とともに深くなるのか、浅くなるのか
  • 亜表層の特徴は長く続くのか、一時的なものか
  • 表層が変化しても、深層の性質は似たままなのか

海の季節は何mの深さまで届く？ では、長期間の断面に現れ得る上層海洋の変化を、夏と冬という身近な疑問から説明しています。

軸、色、フロート経路の読み方

次の四つに分けて読むと、理解しやすくなります。

1. サイクルの順に変化を読む

横軸は、ふつうプロファイルを取得した順序を表します。OceanGraphの断面格子は、経過した暦時間ではなくサイクル番号を基準にしています。したがって、横方向の等間隔はサイクル番号の等しい増分を意味し、プロファイル間の時間間隔が等しいことを保証しません。

2. 下方向に圧力または深さを読む

縦軸は水柱を表し、プロファイル図と同じく、圧力が高いほど深い水に対応します。表層の変動は断面の上のほうに、より緩やかに変化する深層の構造は下のほうに現れることが多いため、浅いところの変化と深いところで変化の小さい構造とを区別しやすくなります。

3. 色から変数の分布を読む

色分けは、変数の値の分布を表しています。表示する変数に応じて、次のような特徴を読み取れます。

  • 暖かい・冷たい表層
  • 塩分の極大・極小
  • 酸素の多い層・少ない層
  • 時間とともに上下する境界

色のまとまりを一つの構造として読み、強い勾配がどこにあるのか、そしてそれが同じ深さにとどまっているのか、移動しているのかを確かめましょう。

4. 軌跡も考慮する

フロートの移動経路が分かると、断面を解釈しやすくなります。別の水塊がある海域へフロートが流されれば、断面には季節変化に加えて、場所による違いも現れます。そのため、断面と併せて軌跡を確認します。

操作方法は、Trajectory and Time-Series Vertical Section（英語）で確認できます。

OceanGraphの軌跡と時系列鉛直断面

一つのプロファイルより断面が示しやすいこと

一つのプロファイルからは観測時の鉛直構造を詳しく読めますが、時間に沿った変化を捉えるには断面が向いています。断面を見れば、次のことがつかめます。

  • 深層水はほぼ変わらないまま、上層だけが変化しているか
  • 勾配が強まっているか、弱まっているか、浅くなっているか、深くなっているか
  • ある特徴が多くのサイクルに現れるのか、一度きりなのか
  • 周囲と異なるプロファイルが、単発の異常なのか、続いている変化の一部なのか

たとえば、亜熱帯域を漂流するフロートの数か月分の断面には、暖かい表層の厚みが増す時期や、強い水温躍層が上下する様子が現れるかもしれません。数百dbarより下では変化が小さいことや、QC後に値が疎になったり欠けたりするサイクルがあることも、一つずつプロファイルを開くより把握しやすくなります。

断面の一部が不自然なときは、対応するプロファイルを開き、海洋学のT-S図を読み解く：実例付き で紹介するT-S図で、水温と塩分の関係を確かめられます。

空白・灰色の領域が表すもの

OceanGraphの時系列鉛直断面は、各プロファイルの測定点の間を鉛直方向に内挿し、等間隔の圧力格子へ値を並べたものです。観測範囲の外へ外挿することはありません。サイクルとサイクルのあいだも内挿しないので、観測のないサイクルは空白のまま残ります。空白やマスクされた領域は、次のような場合に生じます。

  • 格子のその部分に元の測定値がなかった
  • 品質管理で多数の値が除外された
  • 隣り合うサイクルの同じ深さに値がそろわず、色を塗れる面ができなかった
  • BGC変数の有効なデータ点数が、物理変数より少なかった

こうした空白は、色付けに必要なデータが足りないことを表し、変数の値がゼロであることを示しません。

データと表示の制約については、Limitations（英語）を参照してください。

鉛直断面に現れる欠損域の例

BGC変数は、そもそもセンサーを積んだフロートが少ないため、空白がいっそう多くなることがあります。飛び飛びのサイクルにしか値がないパラメータでは、断面そのものを描けないこともあり、その場合は空のグラフではなく理由を画面に表示します。

色の勾配は、もとの測定点が疎でも滑らかに見えることがあります。対応する個別プロファイルで、測定間隔と品質情報を確認します。

従来の流れ：多数のプロファイルを集め、補間し、作図する

時系列鉛直断面を手作業で作るとなると、次のような流れになります。

  1. 一つのフロートが取得した多数のサイクルを集める
  2. 各プロファイルをNetCDFから読む
  3. 品質管理の判断を適用する
  4. 不規則に並ぶ測定値を共通格子へ補間する
  5. 格子化した変数場を描く
  6. 元のプロファイルと照合する

ブラウザで断面を読む

まず解釈から始めたいなら、OceanGraphを次の順で使えます。

  1. フロートまたは関連するプロファイル群を検索する
  2. 結果または地図でフロートを選ぶ
  3. 軌跡モードを有効にする
  4. 鉛直断面表示を開く
  5. 破線とプロファイルの連携を使い、特定サイクルを詳しく見る

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