2017 Fiscal Year Annual Research Report
沿岸域諸施設における技術的検討のパラダイムシフトを目的とした波浪に関する基礎研究
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17H03315
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
橋本 典明 九州大学, 工学研究院, 教授 (90371749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤木 峻 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (10735004)
川口 浩二 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (50371753)
横田 雅紀 九州産業大学, 建築都市工学部, 講師 (60432861)
山城 賢 九州大学, 工学研究院, 准教授 (70336014)
伴野 雅之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (80549204)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 方向スペクトル / 海洋波 / 風波 / うねり / 海岸工学 / 港湾工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，１）港湾空港技術研究所で収集・蓄積された超音波ドップラー式海象計による現地観測データの品質確認，２）方向スペクトル解析法の改良，３）改良された方向スペクトル解析法を用いた方向スペクトル解析，４）方向スペクトル解析対象期間の気象データの収集・整理，の４つの項目について実施および検討した．
１）では，方向スペクトルを推定するに際しては時間的に同期した複数の波動量の時系列データが必要であることから、数秒程度のノイズが含まれる程度の質の良いデータはノイズ箇所を補間した上で解析対象データとして保存した．一方で，異常値が多く混入したデータは解析対象から除去するなど，解析データの品質確認および補正を行った．
２）では，既往のベイズ法を用いた方向スペクトル推定法における収束計算法に代えて，非負条件付き最小自乗法NNLSを導入することにより，既往のベイズ法に比べてより安定性の高い解析法を開発・改良した．
３）では，様々な観測データを対象として，改良した推定法NNLSを用いた解析を行い、計算精度、効率性、安定性、等を既往の計算法（ベイズ法，拡張最大エントロピー法）により得られた結果と比較することにより検討した．その結果，NNLSを用いた方法は既往のベイズ法に比べて安定性に優れていることが確認された．なお，今後の方向スペクトル解析の実用化に向けた検討では，拡張最大エントロピー法の収束計算法を改良し安定性の向上に向けた改良が必要であることが示唆された．
４）では，方向スペクトルの解析対象地点における観測データの品質等に基づき，海象計による連続観測が長期間実施されたいる地点を対象として方向スペクトル解析し，我が国沿岸域の方向スペクトルの出現特性について検討した。その結果，我が国の沿岸域の数地点の方向スペクトルの出現特性（波向および周期）に変動傾向あることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画した研究はほぼ予定通りに進捗し，平成29年度の目標をほぼ達成した．しかし，方向スペクトル解析法の開発・改良では，非負条件付き最小自乗法NNLSを導入することにより推定値の安定性が飛躍的に向上したものの，NNLSは計算時間を要することから，更なる改良の余地があることが示唆された．また，本研究で対象とした方向スペクトルの解析対象データ量は膨大であり，それらのデータには長期間にわたる欠測が含まれている場合もあったことから，結果として我が国周辺の代表的な数地点の観測データを対象として解析を実施することとした．しかし，それらのデータにも，観測期間中に装置の設置位置がズレるなどの状況が発生していたことが確認されたことから，平成29年度に実施した解析結果を再評価する必要性があることが示唆された．こららの幾つかの問題点は平成30年度に再検討予定であり，問題解決に向けた具体的な成果が得られる見込みもあることから，概ね達成したものと判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，平成29年度に実施した研究成果に基づき，高精度でより実用的な方向スペクトル推定法を開発・改良する．さらに，それらの解析法を用いて平成29年度に整理した波浪観測データを解析し，推定された方向スペクトルを風波成分とうねり成分に分離する方法を検討する．さらに，分離された風波成分とうねり成分の出現特性を検討する．方向スペクトルの分離に際しては，方向スペクトルの局所的最小値を示す停留点を接続して方向と周波数に関して分離する方法および方向スペクトルを複数の修正JONSWAPスペクトルが重合したものと仮定して，パラメータ同定することにより分離する方法など，幾つか分離法を試みる．本研究では，これら幾つかの分離法を様々なエネルギー分布を有する方向スペクトルに適用し，それらの適用性，妥当性を検討する．得られた解析結果を平成31年度で検討するための基礎資料として整理する．
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