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Estimation of high resolution ocean wind from soaring seabirds' flight

Research Project

Project/Area Number 16J09325
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Environmental dynamic analysis
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

米原 善成  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsバイオロギング / オオミズナギドリ / 海洋観測 / 海上風 / GPS / ダイナミックソアリング / ミズナギドリ / アホウドリ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「海鳥を利用した海上の風観測」を目的として、まず①海鳥の飛行データから海鳥が経験した風情報を推定する手法の確立を行った。続いて、②推定した風情報を用いて観測空白域を補間できる可能性を示した。最後に、③推定した風を用いて、海鳥が様々な風条件にどのように対応して飛行しているかを調べた。
本研究では、2016年および2017年8~9月に、岩手県山田町船越大島で繁殖するオオミズナギドリを対象にGPSや加速度記録計を装着する実験を行った。GPSで得られた飛行速度と進行方向から、鳥が風に押されて速くなったり押し戻されて遅くなったりする現象を用いて、鳥が経験した風を推定した。推定した風情報は、気象衛星で得られた風情報とよく相関しており、5分間隔・2~3km間隔というこれまでにない細かい時空間スケールで得られた。この手法を用いて、岩手県に台風が接近したときに飛行していたオオミズナギドリから求めた海上風データを、気象研の研究者に提供し、鳥から推定した風を気象モデルに同化したところ、予測される風速場が変わることがわかった。これらのことから、海鳥が海洋観測の新たなプラットフォームとなる可能性が示された。
推定した細かいスケールの風に応じてオオミズナギドリがどのように飛んでいたかを調べたところ、特に追い風時に、風速が強くなるほど羽ばたきが減少し飛行速度が上昇していた。羽ばたきと滑空を織り交ぜた非定常な飛行によって、最もエネルギー効率が良くなる飛行方法を数値計算によって求めた結果、野生のオオミズナギドリで見られた飛行特性とよく一致しており、向かい風でも追い風でも風速が強くなるとダイナミックソアリング(鉛直方向の風速勾配からエネルギーを得る飛行方法)を行い、効率よく飛行することが分かった。このような風に応じた飛行様式の解明は、鳥の飛行から風を推定する手法の精度の上昇につながると期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Impacts on local heavy rainfalls of surface winds measurement by seabirds2017

    • Author(s)
      Wada A., Kunii M., Yonehara Y., Sato K.
    • Journal Title

      CAS/JSC WGNE Research Activities in Atmosphere and Oceanic Modelling

      Volume: 47:1 Pages: 27-27

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flight paths of seabirds soaring over the ocean surface enable measurement of fine-scale wind speed and direction2017

    • Author(s)
      Y. Yonehara, Y. Goto, K. Yoda, Y. Watanuki, L.C. Young, H. Weimerskirch, C. A. Bost, K. Sato
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 113 Issue: 32 Pages: 9039-9044

    • DOI

      10.1073/pnas.1523853113

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 効率よく移動するために風環境に応じて速度を調節するオオミズナギドリ2018

    • Author(s)
      米原善成、佐藤克文
    • Organizer
      オオミズナギドリ研究集会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Adjustment of flight pattern in response to wind of a seabird combining flapping and dynamic soaring2018

    • Author(s)
      Yonehara Y., Sato K.
    • Organizer
      Society for Experimental Biology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wind shear estimation based on dynamic soaring of seabirds2017

    • Author(s)
      Yonehara Y., Goto Y., Naruoka M., Sato K.
    • Organizer
      Society for Experimental Biology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative analysis of energy balance in the dynamic soaring of streaked shearwater2017

    • Author(s)
      Inada Y., Takamura N., Yonehara Y., Sato K.
    • Organizer
      Society for Experimental Biology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 夜間しか帰巣できないオオミズナギドリの最適採餌戦略2017

    • Author(s)
      米原善成、佐藤克文
    • Organizer
      第64回日本生態学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 滑空する海鳥を用いた海面付近の風速勾配の推定2016

    • Author(s)
      米原善成、後藤佑介、成岡優、佐藤克文
    • Organizer
      第12回バイオロギングシンポジウム
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府・京都市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 海鳥は野生の風速計 ~滑空する海鳥の飛行から海上の風向・風速を観測する~

    • URL

      http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2016/20160726.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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