2018 Fiscal Year Research-status Report
人工マウンド礁近傍の内部波、乱流混合および粒子物質輸送過程に関する数値的研究
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17K18431
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
古市 尚基 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産工学研究所, 研究員 (70588243)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マウンド礁 / 内部波 / 乱流 / 粒子 / LES |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「人工マウンド礁（人工海底山脈とも呼ばれる、以下マウンド礁）」は、海底にブロック等を山脈状に積上げ造成された構造物である。マウンド礁と海洋内の背景流れ場との相互作用によって内部波（密度成層場を伝播する波動現象）が励起されると考えられており、この内部波の伝播・砕波から生じる乱流混合によって栄養塩類が底層から有光層へ供給され、一次生産量や有機物粒子（デトリタスなど）の増加・集積、これらに起因するベントス増加、ひいては、水産資源の増大が期待される。また、一次生産の増大や有機物粒子堆積による海洋内へのCO2固定の促進効果も指摘されている。マウンド礁設置によるこれらの効果を水産業の健全な発展や気候変動適応の視点から適切に評価していく上で、その背景物理機構としての内部波、乱流混合、粒子状物質の沈降・集積過程を解明することは必要不可欠な課題である。
これらの内部波・乱流・粒子輸送過程は、その時空間規模が小さい故に、海洋広域数値モデル研究のみに基づく取り組みでは実態解明が甚だ困難である。そこで本研究は、「人工マウンド礁近傍の水圏環境形成」に寄与する背景物理機構解明のため、マウンド礁と背景流の相互作用によって生じる内部波、乱流混合および粒子動態に関する「高解像度LES数値実験」を実施する。このようにして「海洋内の人工構造物・小規模海底地形近傍の局所的な流体・物質輸送」という海洋物理学・水産工学両分野が係る学際的課題にミクロな観点から挑戦し、基盤的知見を格段に進めていくことを目指す。
平成30年度（2年目）、マウンド近傍の内部波伝播や乱流混合過程の特性に関する数値実験を行い、得られた時々刻々の流速場、密度場の情報を用いて、様々な沈降速度や初期配置を仮定した粒子追跡の数値実験を実施した。併せて、前年度から繰り越していた、モデル検証のための水理模型実験を行った。
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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
本年度に計画していた粒子追跡計算や昨年度から繰り越していた水理模型実験について着実に実施し、考察・検討を進めることができたため、「概ね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウンド礁から伝播する内部波エネルギーや乱流混合の効果を表現する「渦拡散係数」などに関わるパラメータ化手法構築に取り組み、その結果に基づいてマウンド礁を解像困難な「低解像度」広域数値モデル実験内における再現可能性の検討に第一の重点をおきつつ、解析を進める。
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| Causes of Carryover |
成果発表について次年度行うものとし、旅費等の関連費用を繰り越す。
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Research Products
(2 results)
