日本沿岸における波浪の方向集中度出現特性の解明と予測モデルの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06237
• Research Institution: Kyushu Sangyo University
• Principal Investigator: 横田 雅紀 九州産業大学, 工学部, 講師 (60432861)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 方向集中度 / wam / 台風

Outline of Annual Research Achievements

方向集中度は波浪の方向分散特性を決定するパラメータであり，漂砂，波力，静穏度などの算定に重要である．しかしながら，実務においては，工学的利用の観点で便宜的に設定された値が半世紀近く利用され続けており，その妥当性については未だ検証されていない．本研究は，全国港湾海洋波浪情報網により観測・保管されている日本沿岸の波浪観測データを解析することにより，日本沿岸に来襲する代表的な風波，うねりについて方向集中度の値を明らかにするとともに，波浪予測モデルを活用し，方向集中度の空間分布特性および方向集中度が波浪の発達に与える影響を明らかにすることを目的とする．
方向集中度は波浪の観測に基づく算出が可能であるものの，調査地点が限られるため，擾乱に対する応答特性は十分に解明されていない．一方，波浪推算モデルは任意の海域における波浪情報を得ることができるため，算出される方向スペクトルから方向集中度の平面分布特性を確認可能である．そこで、波浪推算モデルを用いて、台風通過時に着目し，方向集中度の出現特性を整理することにより，波浪推算から推定されるＳｍａｘの出現特性および，Ｓｍａｘが高くなる気象・海象条件を解明した。
風速と方向集中度の関係をみるとモデル台風，実気象ともに大きくばらつくものの，両者とも方向集中度平均値は風速6ｍ程度で最大となり，風速の増大とともに減少する傾向がみられた．Ｓｍａｘはうねりが想定される波形勾配でかつ，風速10m以下で高い傾向が見られた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

観測データに基づく方向集中度の出現特性と波浪推算モデルにより算出される方向集中度の出現特性については、予定通りに研究が進んでおり、平成28年度は、成果発表を行った。
今年度実施した主な検討内容と結果は以下のとおりである。
波浪推算モデルはＷＡＭを使い、モデル台風と実気象の台風で計算を行った．モデル台風については，台風モデルを用い，中心気圧935hPa，最大風速半径90kmの台風が初期位置緯度20°から経度138°上を時速30㎞/hで北上する条件で海上風を作成した.実気象の台風では気象庁ＧＰＶデータ（メソ解析値）からＴ0402（2004年台風第二号）のデータを使用し波浪推算を行った.領域内での最低中心気圧は975hPaであった．気象条件への応答特性のみを把握するため，波浪計算領域はすべて海としている．Ｓｍａｘは台風の中心からやや南側を中心とし中心から遠ざかるにつれ、ドーナツ状に高い範囲が見られ，波高が高い場所はＳｍａｘが低くなっている．Ｓｍａｘはモデル台風と同様に波高が高い海域は低くなっている.ただし，高い海域はドーナツ状には発生しておらず，台風進行方向に対して右後ろと左後ろでのみ高くなっていた．

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究により、波浪推算により得られる方向集中度は、やや高い値となる傾向および、ばらつきはあるものの、平均的には波形勾配との相関が高く、風速、波高と波形勾配を条件とすることで、集中度が高くなる海域を推定可能であることを明らかにしている。しかしながら、正確な出現特性の把握には更なる詳細な検討が必要といえる.特に、単なる風速ではなく、波向と風向の関係を考慮した検討や、波齢との関係について検討を行う予定である。また、台風通過時の検討については、検討ケース数が十分とはいえないことから、今後、ケース数を増やすことで、妥当性を高めていく。また、やや高い値が推定される課題を解決する方法について検討を行う予定である。

Causes of Carryover

当該年度は、膨大なデータ容量が必要となる検討については、ケース数を限定して、実施したため、当初計画では初年度に計画していたPCおよびハードディスクにて研究を遂行した。ケース数の追加については最終年度である平成29年度に実施するため、次年度にワークステーションとハードディスクを購入することとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

波浪推算結果における方向集中度の面的な出力には膨大なデータ容量が必要となるため、新たにワークステーションとネットワークハードディスクを購入する。

Research Products

• [Journal Article] 波の方向集中度の出現特性に関する基礎的検討 (2016)
  • Author(s): 横田 雅紀, 小田 圭祐, 齋藤 隆介, 橋本 典明, 三井 正雄, 児玉 充由
  • Journal Title: 土木学会論文集B2(海岸工学) Volume: Vol. 72 (2016) No. 2 Pages: I_163-I_168
  • DOI: http://doi.org/10.2208/kaigan.72.I_163
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant