Dual-σ座標系とGALモデルに基づく沿岸海水流動計算法の高度化と汎用化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555147
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 灘岡 和夫 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (70164481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 波利井 佐紀 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (30334535) ; 二瓶 泰雄 東京理科大学, 理工学部, 専任講師 (60262268) ; 八木 宏 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (80201820) ; 藤井 智史 通信総合研究所, 沖縄亜熱帯計測技術センター, 所長
• Keywords: 沿岸海水流動 / 浅水海水流動モデル / SDS-Q3Dモデル / 非平衡物質輸送モデル / 広域海水流動モデル / 新ネスティング手法 / 沖縄西方海域 / 石垣サンゴ礁・藻場海域

Research Abstract

1.海水流動モデル開発:サンゴ礁や,藻場,干潟といった極浅海域での海水流動計算を合理的に行うための手法として,研究代表者らが以前に開発したSDS-2DHモデルを準三次元化したSDS-Q3Dモデルに関して定式化を一般化するとともに,精度の向上やアルゴリズムの改良を行った.さらに,河口域等の密度流効果が顕著な海域においても適用可能なようにモデルの汎用化を行うとともに干潮時に干出部分が現れる場合に対応するためのアルゴリズムの検討を行った.また,やはり昨年度開発した浅水域での非平衡物質輸送モデルに関して,アルゴリズムの改良を行った.これらのモデルは,水深方向における一種のスペクトル展開に基づいたもので,任意の海底地形に簡単に対応でき,鉛直方向の数値拡散の影響を避けることが可能,といった著しい特徴を有している.一方,広域沿岸海水流動モデルに関しては,JCOPEによる黒潮計算結果を合理的に取り込むための検討を行い,沖縄本島西方海域を含む広域海域に対して具体的な計算を行った.
2.新たなネスティング手法の開発:開放性の高い海域での海水流動計算を行う際に重要な問題となる開境界処理を合理的に行うための新たな方法として前年度に開発した,対象とする計算領域に広域計算の結果を従来のように境界のみを通じてでなく領域全体で合理的に反映させるという考え方の新たなネスティング方法について,さらにtwo-wayネスティングへと進化させるとともに,既存の手法と比較することにより精度上の比較を行った.
3.数値モデル検証のための現地観測:本研究で開発した広域沿岸海水流動モデルの検証用データを得るために,開放性の高い海域の典型例である沖縄本島西方海域を対象とした現地観測を昨年度と同様に行い,表層海水流動データをVHFレーダ観測や漂流ブイによって取得するとともに,係留ブイによる水温・塩分の連続観測を行った.また,浅海海水流動モデル用の検証データとしては,石垣島白保海域でのサンゴ礁,同じく吹通川前面海域における藻場・干潟といった極浅水域を対象とした現地観測を行い,基本的な海水流動データを得た.

Research Products

• [Publications] 灘岡和夫, 吉野忠和, 二瓶泰雄: "沿岸海水流動数値計算法の高度化のためのDual-σ座標系の提案"土木学会論文集. No.656/II-52. 183-192 (2000)
• [Publications] 二瓶泰雄, 灘岡和夫, 熊野良子: "新たなデータ同化手法に基づく開放性沿岸域のネスティング手法の提案;海岸工学論文集"海岸工学論文集. 47・1. 461-465 (2000)
• [Publications] 灘岡和夫, 田村 仁, 八木 宏, 二瓶泰雄: "準三次元浅水乱流モデルの開発に基づく三次元大規模渦構造の数値シミュレーション"海岸工学論文集. 47・1. 466-470 (2000)
• [Publications] 二瓶泰雄, 灘岡和夫, 森井順之: "GALモデルに基づく高精度フロント追跡計算手法の開発"海岸工学論文集. 47・2. 1001-1005 (2000)
• [Publications] 灘岡和夫, 二瓶泰雄, 花田 岳, 岩尾研二, 他4名: "沖縄本島南西海域におけるサンゴ幼生広域輸送過程の解明"日本サンゴ礁学会第3回大会講演要旨集. 9 (2000)
• [Publications] Y.Nihei, K.Nadaoka, R.Kumano, K.Sato, Y.Machida: "A new multi-nesting approach for coastal ocean model"Proceedings of 11th PAMS/JECSS. 365-368 (2001)
• [Publications] H.Tamura, K.Nadaoka: "Analysis of turbulence and sediment transport in the large-scale shallow waters based on the development of new quasi 3-D models"Proc. 8^<th>Int. Sympo. on Flow Modeling and Turbulence Measurements (FMTM2001). (2001)
• [Publications] K.Nadaoka, H.Tamura: "Development of quasi-3D shallow water turbulence model and its application to simulate large-scale 3D eddies"Proc. on Asian and Pacific Coastal Engineering 2001. 1・1. 60-69 (2001)
• [Publications] 灘岡和夫, 二瓶泰雄, 花田 岳, 藤井智史, 他5名: "HFレーダ・漂流ブイ観測と数値シミュレーションによるサンゴ幼生の広域輸送解析"海岸工学論文集. 48・1. 431-435 (2001)
• [Publications] 田村 仁, 灘岡和夫: "準三次元非平衡浮遊砂輸送モデルの開発に基づく港口部での底質浮遊と輸送に関する解析"海岸工学論文集. 48・1. 526-530 (2001)
• [Publications] 灘岡和夫, 若木研水, 二瓶泰雄, 今井陽介 他6名: "現地観測に基づく石垣島サンゴ礁海域の流動特性と微細土砂・熱輸送特性に関する解析"海岸工学論文集. 48・2. 1151-1155 (2001)
• [Publications] 佐藤慶太, 二瓶泰雄, 灘岡和夫, 熊野良子: "新たなネスティング計算法の構築と実海域計算への応用"2001年度日本海洋学会春季大会講演要旨集. 149 (2001)
• [Publications] 町田佳隆, 二瓶泰雄, 佐藤慶太, 西村司, 灘岡和夫: "新しいネスティング手法を用いた鳴門海峡における流動シミュレーション"2001年度日本海洋学会春季大会講演要旨集. 288 (2001)
• [Publications] 灘岡和夫, 波利井佐紀, Enrico Paringi, 田村 仁, 他11名: "沖縄本島南西海域におけるサンゴ幼生広域輸送に関する総合的観測"2001年度日本海洋学会秋季大会講演要旨集. 178 (2001)
• [Publications] 山 裕介, 二瓶泰雄, 灘岡和夫: "沿岸海水流動計算に対する静水圧近似モデルと非静水圧近似モデルの比較"日本流体力学会年会2001講演論文集. 327-328 (2001)
• [Publications] 佐藤慶太, 二瓶泰雄, 灘岡和夫, 熊野良子: "外洋影響を合理的に考慮した新しいネスティング手法の提案"日本流体力学会年会2001講演論文集. 329-330 (2001)
• [Publications] 灘岡和夫, 花田 岳, 田村 仁, 若木研水, 他9名: "沖縄本島西方海域におけるサンゴ幼生広域輸送についての現地調査-Part 1:総論および広域輸送物理"日本サンゴ礁学会第4回大会講演要旨集. 22 (2001)
• [Publications] 田村 仁, 灘岡和夫, 若木研水, Mohd Yusnizam, 他3名: "石垣島吹通川河口前面リーフ海域における藻場キャノピー周辺の物理環境特性に関する観測"日本サンゴ礁学会第4回大会講演要旨集. 28 (2001)
• [Publications] 若木研水, 灘岡和夫, 田村 仁, Enrico Paringit, 他5名: "石垣島白保海域の物理環境に関する総合的観測"日本サンゴ礁学会第4回大会講演要旨集. 59 (2001)
• [Publications] 佐藤慶太, 二瓶泰雄, 西村 司, 灘岡和夫: "沿岸流動計算におけるネスティング手法の適用性に関する基礎的検討"2002年度日本海洋学会春季大会講演要旨集. (発表予定). (2002)
• [Publications] 町田佳隆, 二瓶泰雄, 佐藤慶太, 西村 司, 灘岡和夫: "新しいネスティング手法のtwo-way化とその応用"2002年度日本海洋学会春季大会講演要旨集. (発表予定). (2002)