2016 Fiscal Year Research-status Report
塩分を含む小規模閉鎖性水域における水温成層逆転のプロセス・メカニズム解明
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16K18772
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
尾崎 彰則 九州大学, 熱帯農学研究センター, 助教 (40535944)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 密度成層流 / 塩分成層 / 降雨発生装置 / PIV |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，塩分を含む閉鎖性水域に起こる水温成層逆転を形成・発達させる気象条件（降雨および受熱・放熱）を特定する現地観測と，水温成層逆転に関わる気象条件を実験的に検証する室内水理実験を並行して行い，熱塩対流による水温成層逆転現象の詳細解明を目指している．
H28年度は，室内水理実験において降雨現象を再現するために降雨規模を可変できる雨滴発生装置を製作し，実験水槽内塩水面に対する雨滴落下実験を行い，降雨規模と塩分成層形成の関係について検討した．実験は，降雨規模および初期塩分濃度を実験条件として「降雨前後の塩分濃度鉛直分布計測」および「降雨中の実験水槽内流れの可視化」を行った．
まず「降雨前後の塩分濃度鉛直分布計測」に関する実験から，降雨後の塩分成層が上層から，上層混合層，塩分濃度遷移層および塩分濃度安定層の3層に分かれることを確認した．また，それぞれの層厚は，初期塩分濃度の低下に伴い上層混合層の層厚が厚く，塩分濃度安定層の層厚が薄くなる傾向が見られるが，塩分濃度遷移層については初期塩分濃度に関わらず一定であることが分かった．さらに，それぞれの層が持つ塩分濃度は，降雨規模および初期塩分濃度に関係なくほぼ同様な割合となることも分かった．
次に「降雨中の実験水槽内流れの可視化」に関する実験から，降雨時間の経過とともに上層混合層および塩分濃度遷移層の流れが下層方向へ低下することを確認した．また，塩分濃度安定層の流速は極めて低いことから，塩分濃度安定層と塩分濃度遷移層の流速差により境界面で塩分が連行されていることも確認した．この連行の規模は，降雨規模の増大および初期塩分濃度の低下に伴い高くなる傾向が見られた．
以上の2つの実験から得られる結果に基づき，水温成層逆転を誘起する降雨による塩分成層形成について，降雨前後の塩分成層安定度を議論することにより総括した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は，現地観測と室内水理実験を並行して行うことにより，塩分を含む閉鎖性水域に起こる水温成層逆転現象の解明を目指している．H28年度の室内水理実験については，室内水理実験に必要な降雨発生装置を作成し，装置を用いた室内水理実験を継続的に行うことができ順調に研究成果を得ている．一方，H28年度の現地観測については，当初，タイ国カセサート大学水産学部サムットソンクラーン水産研究所を現地観測水域と予定していたが，この研究所に所属する研究協力者の人事異動の影響で，水域使用許可が得られなかった．このことから，H28年度に計画していた現地観測がH29年度での実施となり，研究進捗がやや遅れる結果となった．なお，現在では代替水域としてタイ国カセサート大学クーロンワン水産研究所内の水産養殖池の使用許可を得ており，H29年度5月から現地観測を開始する．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り，塩分を含む閉鎖性水域の水温成層逆転について現地観測および室内水理実験を並行して行うことにより，水温成層逆転に関わるプロセスおよびメカニズムを解明する．まず，現地観測については，実水域における連続的な環境モニタリングを行い，塩分成層の形成・発達の要因となる降雨規模と，水温成層逆転の形成・発達の要因となる日射量，受熱・放熱期間等の気象条件について特定する．一方，室内水理実験については，H28年度に実施した降雨発生実験を継続して行うとともに，降雨発生後の塩分成層場に対する加熱実験を行い，実水域の日射による受熱・放熱を再現し，水温成層逆転を発生させる．ここで起こる流体力学的プロセスおよびメカニズムについて，PIVによる流体可視化実験を行い現象を詳細に解明することにより，水温成層逆転を誘起する気象条件を検証する．
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