2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an integrated multi-scale coastal environmental modeling system for oceanic and climatic studies
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18H03798
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
内山 雄介 神戸大学, 工学研究科, 教授 (80344315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増永 英治 茨城大学, 地球・地域環境共創機構, 助教 (90779696)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 領域海洋循環モデル / 波-流れ相互作用 / サブメソスケール乱流 / 物質分散 / ネスティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，変動環境下に適用可能な，砕波帯・陸棚・外洋をシームレスに接続するマルチスケール統合型沿岸環境解析システムの決定版とも呼ぶべき海洋モデリング技術開発を行う．本システムは，①多段双方向ネスティング技術，②波-流れ相互作用，③データ同化，④サブメソスケール組織構造（SCSｓ），⑤高精度Eulerian/Lagrangian物質分散を考慮する点に大きな特徴がある．地球規模環境シグナルを厳密に考慮しつつ，人間活動や海洋生態系にとって重要な役割を果たす沿岸域における精緻な再解析・予報，海流，波浪，河川，潮汐，風応力等の浅海域海洋物理学に求められる全ての要素を包含した流動環境，およびそれに惹起される栄養塩等の溶存物質，土砂や生物幼稚子等の懸濁質分散・循環の統一的な動態解析，沿岸から地球環境システムへのアップスケール効果の解析などが可能な画期的なシステムとなる．さらに，海洋学において最先端の話題となっている海洋表層混合やそれに伴う気候変動モデルに対する波浪の影響について，中規模現象およびサブメソスケール現象を取り上げ，それらの定量的性質や発生機構に踏み込んだ数値解析を行うことを目指している.
2年目（2019年度）は，AGRIF（adaptive grid refinement for fortran）パッケージをベースにtwo-wayネスティング技術をROMS-WECに組み込むことを最終目標に，特性曲線法アルゴリズムに基づくone-wayネスティング技術の高精度化に取り組んだ．検証用モデル対象海域は琉球諸島を含む東シナ海，黒潮続流域を含む本州太平洋岸海域，および瀬戸内海であり，JCOPE2データ（Miyazawaら，2009）からの2－4段ネストモデルをそれぞれの目的に応じで構築し，公表および実測データを用いた検証を行た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究計画で挙げていたネスティング技術の高度化に取り組み，基礎的技術を構築することに成功した．その技術を応用した多段ネスティングにより，外洋影響を考慮しながら内湾などの狭い海域の流動や物質輸送を非常に細密な時空間解像度で解析することが可能となった．海面過程に関する詳細な解析を進めたことに加え,継続して行っていた複数のプロジェクトを並行して実施し,6編のWoS論文を含む計13編の原著論文，5編の査読付き国際会議プロシーディングス論文として発表した.それらは，下水道処理水のノリ養殖上への影響評価 (Zhang et al., 2018, Mar. Poll. Bul.)，放射性核種の海洋分散予測モデルの開発（Kamidaira et al., 2019, J. Nuclear Sci. Tech.），海嶺による内部波の発生発達機構（Masunaga et al., 2019, J. Phys. Oceanogr.）などである．さらには波ー流れ相互作用理論および高解像度海洋モデリングの専門家として2冊の専門書籍を分担執筆し，学術・教育活動に貢献した．
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目（H32）は，砕波帯・浅海域モデリング技術の向上を目指し，沖縄科技院大（OIST）が運用している沖縄県本部村地先のリーフ海域に常設されたケーブル観測システム周辺においてADCP観測を実施し，さらにリーフ・外洋間の物質交換を定量化するためにGPS surface drifter漂流実験を実施する．データをもとに，開発中のEulerian/Lagrangian物質分散スキームの改良と検証を行う予定である．
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[Presentation] Neasrshore transport of suspended radiocesium In the Fuksima Coast derived from Niida River induced by Typhoon Wipha（新田川河口海域における台風Wilpaによる出水イベントに伴う懸濁態放射性セシウムの沿岸輸送について）2019
Author(s)
Tokunaga, N., Uchiyama, Y., Tsumune, D., Yamada, M., Tateda, Y., Ito, Y., Ishimaru, T., Watanabe, Y., Ikehara, K. and Fukuda, M.
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2019 (JpGU 2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] A flood-induced sediment and suspended radiocesium transports in the Fukushima Coast due to Typhoon 201326 analyzed with a JCOPE2-ROMS downscaling model and in situ observations2019
Author(s)
Tokunaga, N., Uchiyama, Y., Tsumune, D., Yamada, M., Tateda, Y., Ito, Y., Ishimaru, T., Watanabe, Y., Ikehara, K. and Fukuda, M.
Organizer
AOGS 16th Annual Meeting (AOGS 2019), Singapore, Jul. 28 - Aug. 2, 2019.
Int'l Joint Research
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[Presentation] How the Kuroshio enriches the southern coast of Japan and its downstream regions?2019
Author(s)
Nagai, T., Duran, S., Otero, D., Yoshie, N., Ohgi, K., Hasegawa, D., Clayton, S. and Uchiyama, Y.
Organizer
PICES-2019 - Connecting Science and Communities in a Changing North Pacific, Victoria, BC, Canada, Oct. 16–27, 2019.
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification of coral spawn supply source for restoration of the Sekisei Lagoon within the Kuroshio region2019
Author(s)
Kashima, M., Takeda, N., Odani, S., Uchiyama, Y., Kamidaira, Y. and Mitarai, S.
Organizer
AGU Fall Meeting 2019
Int'l Joint Research
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[Book] Multiscale routes to supply nutrients through the Kuroshio nutrient stream, In: Kuroshio Current: Physical, Biogeochemical and Ecosystem Dynamics, Geophysical Monograph Series, Eds: Nagai, T., Saito, H., Suzuki, K. and Takahashi, M.,2019
Author(s)
Nagai, T., Clayton, S. and Uchiyama, Y.
Total Pages
333
Publisher
John Wiley & Sons, NY
ISBN
1119428343
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