一方向波列における波峯の突出現象と突出波の特性に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650559
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 安田 孝志 岐阜大学, 工学部, 教授 (10093329)
• Keywords: Freak wave / 異常高波 / 波高分布 / 非線形干渉 / 砕波 / 拘束モード / Rayleigh分布

Research Abstract

不規則波列における波峯の突出現象が共鳴を伴う3次干渉によっていることを明らかにするとともに,突出した波高を持ち,波群を伴わずに単独で出現する異常な高波,いわゆるFreak waveや一発大波も同様な機構によっていることを示し,以下のような成果を得た
まず,非回転波動の基礎方程式を疑似スペクトル法によって高精度で解き,深海での不規則波列の伝播シミュレーションを実施した.この結果を基に,伝播過程での波峯現象について調べ,3次以上の高次干渉によって突出波形が生成されることを明らかにした.すなわち,風波のスペクトルを持つ不規則波列においても高次干渉によって非分散性の拘束モードが生じることを分散関係によって明らかにするとともに,この拘束モードが波峯を突出させ,最大波高を増大させてFreak waveを生み出すだけでなく,波群形状を急峻にし,平均連長を減少させることを見い出した.
ついで,こうした高次干渉の波高分布に及ぼす影響を調べ,高次干渉によって波形のkurtosisが増大し,これに伴って高波高部分の出現確率がRayleigh分布を上回るようになることを明らかにした.この結果,高次干渉下ではRayleigh分布に代わってkurtosisを考慮した波高の分布関数が必要となることを示した.さらに,波峯の突出に伴って砕波頻度が増大するため,水理実験結果を基にその推定法を提案すると同時に,波高分布への影響についても明らかにした.また,現地観測結果を基に実海域でのFreak waveの特性とその発生原因についても検討し,それがやはり高次干渉によっていることを明らかにした.同時に,Freak waveの出現時の統計諸量の母集団分布特性を明らかにするとともに,Freak waveの波形の時空間分布特性を初めて解明することに成功した.

Research Products

• [Publications] 安田孝志・森信ト: "不規則波のカオス的生成とその特性について" 土木学会論文集. No. 533 II-34. 181-192 (1996)
• [Publications] 森信ト・安田孝志: "ウェーブレット解析による波浪の非線形特性の推定" 土木学会論文集. No. 533 II-34. 157-170 (1996)
• [Publications] Yasuda T.& Mori N.: "Occurrence properties of giant freak waves in the sea area aronud Japan" Proc. of 2nd Int. Workshop on wind and Earthquake Eng. for Offshore Facilities. 407-412 (1995)
• [Publications] 安田孝志・中山晋一・吉元博文: "冬期季節風下の巨大Freak waveの時間・空間波形特性" 海岸工学論文集. 42. 251-255 (1995)
• [Publications] 安田孝志・中山晋一・宮田達唐: "巨大Freak waveを含む観測波の母集団分布特性とその発生機構について" 海岸工学論文集. 42. 256-260 (1995)
• [Publications] 安田孝志・森信ト・川口浩二・多田彰秀: "一方向波列の砕波率とそれを考慮した波高分布の推定法" 海岸工学論文集. 42. 91-95 (1995)