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Numerical study of atmosphere-ocean momentum flux mediated by surface waves

Research Project

Project/Area Number 22K20385
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Yasushi Fujiwara  神戸大学, 海事科学研究科, 助教 (60963569)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords波浪 / 風・波相互作用 / 数値シミュレーション / 大気海洋相互作用 / 境界層乱流
Outline of Research at the Start

大気と海洋の境界面には波浪が遍在する。波浪の状態によって運動量のやり取りなどの大気・海洋間相互作用が変化することがわかってきているが、実海域では多次元的な測定が困難であることからそのメカニズムの理解は不十分である。本研究では大気と海水の流れを波も含めて同時に精度よくシミュレートする大気海洋境界層数値モデルを開発し、それを用いた数値計算によって波の存在が大気海洋相互作用に影響する素過程に迫る。特に、海上風速分布や海洋風成循環を決定づける運動量の鉛直輸送・交換過程に着目した解析を行う。

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the effects of waves on the interaction between the atmosphere and ocean, we designed and developed a computer program ("numerical model") that enables highly accurate numerical simulations of air and water. The high accuracy reduces the computational errors that hinder our understanding of the phenomena. The performance of the numerical model was exploited to address the question of how much a decaying wave stirs the ocean surface, and it was demonstrated that the stirring is enhanced due to contact with the air.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気候変動に対する適切な対応を立案するためには、気候予測における不確実性の低減が不可欠である。波浪を介した大気・海洋相互作用は現状理解が不十分で、予測の不確実性の一因である。本研究で開発した数値モデルはその理解を進めるための研究を行う基盤ツールである。この数値モデルは波の運動と風や水の流れを一度に高精度に解くことができるよう設計され、さまざまな試験を通してその性能を有していることを確かめた。今後この数値モデルを用いて波を介した大気海洋相互作用の研究を展開してゆく。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] 減衰するうねりに伴う気液間運動量・エネルギー輸送の解析2024

    • Author(s)
      藤原泰
    • Organizer
      名古屋大学宇宙地球環境研究所共同利用研究集会「海洋波および大気海洋相互作用に関するワークショップ」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ミクロスケール大気海洋相互作用の研究のための波解像二相数値モデルの開発2023

    • Author(s)
      藤原泰
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Research-status Report
  • [Presentation] A numerical model for the direct simulation of wind-wave interaction2023

    • Author(s)
      Yasushi Fujiwara
    • Organizer
      The 6th International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 界面追従座標に基づく気液結合境界層数値モデルの開発2023

    • Author(s)
      藤原泰
    • Organizer
      海洋波および大気海洋相互作用に関するワークショップ
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Laboratory experiment of ice group formation under waves.2023

    • Author(s)
      Fujiwara, Y., Waseda, T., Kodaira, T., Nose, T., Katsuno, T., Sato, K.
    • Organizer
      7th International Symposium on Arctic Research
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大気海洋結合境界層数値モデルの開発2022

    • Author(s)
      藤原泰
    • Organizer
      微細規模から惑星規模にかけての海洋力学過程と規模間相互作用の研究 研究集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 波浪境界層の直接計算のための気液非静力学モデルの開発2022

    • Author(s)
      藤原泰
    • Organizer
      海洋の統合的理解に向けた新時代の力学理論の構築 研究集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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