次世代型波浪予報モデルの開発研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09559013
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 増田 章 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60091401)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光易 恒 広島工業大学, 環境学部, 教授 (30038533) ; 上原 克人 九州大学, 応用力学研究所理学部, 助手 (80223494) ; 草場 忠夫 九州大学, 応用力学研究所理学部, 助教授 (00037871)
• Keywords: 次世代型波浪予報モデル / 非線形エネルギー伝達関数 / RIAM法とWAM法 / 風波の平衡スペクトル / 現地観測と水槽実験 / 浅海域波浪予報 / 砕波 / 有義波高の5 / 3乗スペクトル

Research Abstract

1. 浅海域における非線形エネルギー伝達関数計算手法の開発
次世代型波浪予報では、非線形エネルギー伝達関数を計算するアルゴリズムが鍵となると考えられている。私達が開発してきた深水波用のRIAM法を有限水深波に拡張すると、水深に比べ特性波長が同程度かやや大きい場合に不安定が起こりやすいことがいくつかの研究で報告されていた。本年度は、計算手法を改良し安定で高精度のアルゴリズムを開発するのに成功した。本方式は世界最先端のものの一つと考えられるが、他の方式と性能を比較するとともに、現業で使える水準に高速化するという課題が残っている。
1. 非線形伝達による波浪スペクトルの自己安定化作用に関する数値実験及び理論
種々のスペクトル形から出発し、風の作用を受けず非線形伝達のみで発展する場合、ある普遍的スペクトル形に漸近していくことを本研究で開発している波浪予報モデルを用いた一連の数値実験で確認することができた。また、その普遍スペクトル形は、風の作用を受けている場合に漸近する平衡スペクトルと極めて良く似ている。この結果に基づき-4乗スペクトルが現れる可能性を理論的に導いた。手法は異なるもののZakharovらの結論と同様である。この理論的に導かれるスペクトルを自然に再現することは、本波浪予報モデルの優れた点であり大きな成果である。
1. 慣性小領域における風と有義波高・有義周期の-5/3乗スペクトルの普遍性に関する解析と実験
昨年のデータ解析により有義波高・有義周期が、慣性小領域で風と同じ-5/3乗スペクトル形に従うことが分かった。今年は、本波浪予報モデルを津屋崎沖データに適用したところ、推算した有義波高と有義周期が観測と同様の-5/3乗スペクトル形を有することが分かった。これは波浪特性に関する法則性の発見と言えよう。

Research Products

• [Publications] A.Masuda,T.Kusaba, M.Marubayashiand M.Ishibashi: "Statistics of Wind and Waves offTsuyazaki,Fukuoka,in the Eastern Tsushima Strait" Journal of Oceanography. 55巻第2号(印刷中). (1999)