2019 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, 主任研究員 (70588243)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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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、一次生産量増加や有機物粒子（デトリタスなど）集積、による水産資源の増大が期待される。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31年度（3年目）、得られたLES結果の知見の広域海洋モデルへの反映・組み込みを念頭に、平成29-30年度までに得られた高解像度（1m）LES数値実験結果の低解像度（10m程度）海洋広域数値モデル実験結果との比較を行った。低解像度計算では乱流の発達が不十分で粒子輸送を十分に再現できない結果となり、今後の海洋広域数値計算における手法改良の検討の必要性が示された。
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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
本年度に計画していた数値計算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 |
本研究成果の学術大会での発表（日本水産工学会・水産海洋シンポジウム）や海洋乱流等に精通する研究者との意見交換を通じて、本研究での数値シミュレーション手法について、検討ケース数の増加の必要等、知見精緻化のための着想が生まれた。そこで、本研究目的をより精緻に達成するための研究実施を目的として、次年度まで計画延長する。
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| Causes of Carryover |
次年度研究実施に関連して、成果発表関連費用（学会発表、論文投稿料等）として研究費を繰り越すこととした。また、本研究での数値計算結果検証のために海洋流動や粒子動態に関わる現場観測を実施したが、その測器メンテナンスについて、新型コロナ拡大の影響で納品が令和2年度に延長されることとなったと連絡を受け取っており、関連費用について繰り越すこととした。
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Research Products
(6 results)
