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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of an integrated multi-scale coastal environmental modeling system for oceanic and climatic studies

Research Project

Project/Area Number 18H03798
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

内山 雄介  神戸大学, 工学研究科, 教授 (80344315)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 増永 英治  茨城大学, 地球・地域環境共創機構, 講師 (90779696)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
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
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,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解析,海流,波浪,河川,潮汐,風応力等の浅海物理学に求められる全ての要素を包含した流動環境,それに伴う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.
4年目(2021年度)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ケーブル観測システム等を用いた現地実験を実施し,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った.しかしながら,新型コロナウイルス禍などのため昨年度に続いて現地調査が実施できなかった.そこで研究計画を見直し,アメリカ大気海洋局NOAAによるGlobal Drifter Program(GDP)による漂流ブイデータを収集して研究に利用するとともに,モデル開発を鋭意進展させ,波流れ相互作用,Euler-Lagrange物質分散,相変化汚染物質輸送モデリング技術の開発や運用を行い,計10編の査読論文(うち4編はSCI論文)と4編の査読付き国際会議プロシーディングス論文を発表した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画で挙げていた沖縄リーフ海域でのADCPおよびGPS surface drifter漂流実験は昨年度に引き続きコロナ禍のため実施できなかった.しかしながらその他のモデル開発を鋭意すすめ,本プロジェクトの主題の一つである波-流れ相互作用に関する数値モデル開発および解析を米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校のJ .C. McWilliams教授の研究チームとの国際共同研究として鋭意実施し,底面波動境界層でのbottom streamingによる沿岸循環流の形成に関する論文(Wang, P., McWilliams, J.C. and Uchiyama, Y., 2021. J. Phys. Oceanogr.)を発表した.また,OISTや神戸学院大と協働し,東シナ海ネスティングモデルと粒子追跡モデルを用いたサンゴ分散に関する研究(Takeda, N., Kashima, M., Odani, S., Uchiyama, Y., Kamidaira, Y. and Mitarai, S., 2021. Sci. Rep.)を公表し,さらに原子力機構や電中研などと進めた福島沖放射性核種の動態解析(Uchiyama, Y. et al. 2022. Sci. Total Environ.; Kamidaira, Y., Uchiyama, Y., Kawamura, H., Kobayashi, T. and Otosaka, S., 2021. J. Environ. Radioact.)などのハイ・インパクトなSCI誌に発表した.

Strategy for Future Research Activity

5年目(2022年度)は,2021年度に実施したシステムのべースとなる3次元領域循環モデルROMS-WECに対してネスティング技術の実装に基づき,東シナ海を検証用モデル対象海域とした砕波帯周辺でのLagrange物質輸送モデリングを行う.また,2021年度に開発した南シナ海とそれらの接続海域を対象に開発した全球再解析値HYCOM-NCODAからの2段ネストモデルを用いたマイクロプラスチックを対象とした物質輸送モデリングを行い,人工衛星データ,現地観測データ,定線観測データを用いた検証を行うとともに,広域海洋汚染の実態解明に挑戦する.

  • Research Products

    (41 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 6 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Los Angeles(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Los Angeles
  • [Int'l Joint Research] Research Institute for Development(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Research Institute for Development
  • [Int'l Joint Research] Peking University/Nanjing Univ. Information Sci. & Tech.(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Peking University/Nanjing Univ. Information Sci. & Tech.
  • [Journal Article] A storm-induced flood and associated nearshore dispersal of the river-derived suspended 137Cs2022

    • Author(s)
      Uchiyama Yusuke、Tokunaga Natsuki、Aduma Kohei、Kamidaira Yuki、Tsumune Daisuke、Iwasaki Toshiki、Yamada Masatoshi、Tadeda Yutaka、Ishimaru Takashi、Ito Yukari、Watanabe Yutaka W.、Ikehara Ken、Fukuda Miho、Onda Yuichi
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 816 Pages: 151573~151573

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.151573

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Nearshore Oceanic Front Induced By Wave Streaming2021

    • Author(s)
      Wang Peng、McWilliams James C.、Uchiyama Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Physical Oceanography

      Volume: 51 Pages: 1967~1984

    • DOI

      10.1175/JPO-D-21-0004.1

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of coral spawn source areas around Sekisei Lagoon for recovery and poleward habitat migration by using a particle-tracking model2021

    • Author(s)
      Takeda Naoya、Kashima Motohiko、Odani Sachika、Uchiyama Yusuke、Kamidaira Yuki、Mitarai Satoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 10pp.

    • DOI

      10.1038/s41598-021-86167-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A modeling study on the oceanic dispersion and sedimentation of radionuclides off the coast of Fukushima2021

    • Author(s)
      Kamidaira Yuki、Uchiyama Yusuke、Kawamura Hideyuki、Kobayashi Takuya、Otosaka Shigeyoshi
    • Journal Title

      Journal of Environmental Radioactivity

      Volume: 238-239 Pages: 106724~106724

    • DOI

      10.1016/j.jenvrad.2021.106724

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] WATER MASS CLASSIFICATION OFF THE EAST COAST OF JAPAN MAINLAND USING A REGIONAL OCEANIC SIMULATOR2021

    • Author(s)
      IKEDA Masashi、MASUNAGA Eiji、SUZUE Yota、ITOH Sachihiko、UCHIYAMA Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_379~I_384

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_379

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TRANSPORT PROCESSES AROUND SAGAMI BAY AND SURUGA BAY USING A PARTICLE TRACKING MODEL2021

    • Author(s)
      INOUE Takayoshi、MASUNAGA Eiji、KOSAKO Taichi、ZHANG Xu、UCHIYAMA Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_373~I_378

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_373

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] DEVELOPMENT OF A DATA ASSIMILATION SYSTEM BASED ON ENSEMBLE KALMAN FILTER AND ITS APPLICATION TO THE SETO INLAND SEA2021

    • Author(s)
      WANG Hongxin、KUROSAWA Kenta、UCHIYAMA Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_385~I_390

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_385

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] DISCIPLINAL COUPLING OF A HIGH-RESOLUTION OCEAN MODEL AND MARINE GEOLOGY FOR A MILLENNIUM-SCALE MORPHODYNAMIC ANALYSIS IN THE EASTERN SETO INLAND SEA2021

    • Author(s)
      UBARA Motoki、UCHIYAMA Yusuke、KOSAKO Taichi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_169~I_174

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_169

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] THREE-DIMENTIONAL CONNECTIVITY OF CORAL LARVAE IN REEF AREAS ON THE NORTHWEST COAST OF OKINAWA MAIN ISLAND, JAPAN2021

    • Author(s)
      TAKEYASU Kimika、UCHIYAMA Yusuke、ZHANG Xu、MATSUSHITA Kosei、MITARAI Satoshi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_883~I_888

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_883

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] LARGE-SCALE LAGRANGIAN TRANSPORT OF MICROPLASTICS DERIVED FROM FOUR MAJOR RIVERS IN THE SOUTH CHINA SEA ANALIZED WITH A CLIMATOLOGICAL HYCOM-ROMS MODEL2021

    • Author(s)
      MATSUSHITA Kosei、UCHIYAMA Yusuke、TAKAURA Naru、KOSAKO Taichi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 77 Pages: I_1003~I_1008

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_1003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation Mechanism of Tidally-driven Whirlpools at A Narrow Strait in An Estuary2021

    • Author(s)
      Uchiyama Yusuke、Zhang Xu、Yanase Shota
    • Journal Title

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      Volume: 945 Pages: 012028~012028

    • DOI

      10.1088/1755-1315/945/1/012028

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Medium-Term Oceanic Transport of River-Derived Microplastics in the South China Sea Analyzed with a Particle Tracking Model2021

    • Author(s)
      Matsushita Kosei、Uchiyama Yusuke、Takaura Naru、Kosako Taichi
    • Journal Title

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      Volume: 945 Pages: 012029~012029

    • DOI

      10.1088/1755-1315/945/1/012029

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Numerical Analysis on Coral Larval Networks across Reef Areas on the Northwest Coast of Okinawa Main Island, Japan2021

    • Author(s)
      Takeyasu Kimika、Uchiyama Yusuke、Zhang Xu、Matsushita Kosei、Mitarai Satoshi
    • Journal Title

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      Volume: 945 Pages: 012030~012030

    • DOI

      10.1088/1755-1315/945/1/012030

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sediment Transport and Associated Long-term Bathymetric Changes due to Tidal Currents in The Seto Inland Sea, Japan2021

    • Author(s)
      Ubara Motoki、Uchiyama Yusuke、Kosako Taichi
    • Journal Title

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      Volume: 945 Pages: 012041~012041

    • DOI

      10.1088/1755-1315/945/1/012041

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 鳴門海峡でなぜ渦が発生するか,2021

    • Author(s)
      内山雄介
    • Organizer
      渦の魅力フォーラム2021,淡路夢舞台国際会議場,2021年5月15日(オンライン)
    • Invited
  • [Presentation] Marine environmental assessments in Japan based on a multi-nested 3-D circulation model2021

    • Author(s)
      Uchiyama, Y.
    • Organizer
      The 3rd JSCE-CCES Joint Symposium Online, October 20-12, 2021.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Generation mechanism of tidally-driven submesoscale eddies in an estuary2021

    • Author(s)
      Uchiyama, Y.
    • Organizer
      Kobe University Academic Research and Education Forum on Water and Environment co-organized with The University of Western Australia (online), November 4, 2021.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Medium-Term Oceanic Transport of River-Derived Microplastics in the South China Sea Analyzed with A Particle Tracking Model2021

    • Author(s)
      Matsushita, K., Uchiyama, Y., Takaura, N. and Kosako, T.
    • Organizer
      4th International Symposium on Green and Sustainable Technology (ISGST) 2021, Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak, Malaysia (online conference), Oct. 3-6, 2021.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A numerical analysis on coral larval networks across reef areas on the northwest coast of Okinawa Main Island2021

    • Author(s)
      Takeyasu, K., Uchiyama, Y., Zhang, X., Matsushita, K. and Mitarai, S.
    • Organizer
      4th International Symposium on Green and Sustainable Technology (ISGST) 2021, Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak, Malaysia (online conference), Oct. 3-6, 2021.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sediment transport and associated long-term bathymetric changes due to tidal currents in the Seto Inland Sea, Japan2021

    • Author(s)
      Ubara, M., Uchiyama, Y. and Kosako, T.
    • Organizer
      4th International Symposium on Green and Sustainable Technology (ISGST) 2021, Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak, Malaysia (online conference), Oct. 3-6, 2021.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation Mechanism of Tidally-driven Whirlpools at a Narrow Strait in an Estuary2021

    • Author(s)
      Uchiyama, Y., Zhang, X. and Yanase, S.
    • Organizer
      4th International Symposium on Green and Sustainable Technology (ISGST) 2021, Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak, Malaysia (online conference), Oct. 3-6, 2021.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Submeso-scale eddies generated in the vicinity of the Izu-Ogasawara Ridge investigated with a regional oceanic simulator2021

    • Author(s)
      Masunaga, E., Zhang, X. and Uchiyama, Y.
    • Organizer
      18th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society (AOGS2021), 8/1-6/2021 (online)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Medium-term oceanic transport of microplastics in and around the South China Sea analyzed with climatological and synoptic models2021

    • Author(s)
      Matsushita, K., Uchiyama, Y., Takaura, N. and Kosako, T.
    • Organizer
      18th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society (AOGS2021), 8/1-6/2021 (online)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nearshore three-dimensional connectivity of coral larvae in reef areas on the northwest coast of Okinawa Main Island2021

    • Author(s)
      Takeyasu, K., Uchiyama, Y., Zhang, X., Matsushita, K. and Mitarai, S.
    • Organizer
      18th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society (AOGS2021), 8/1-6/2021 (online)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of tidal currents on formation of shoals and cauldrons on the seafloor in a semi-enclosed estuary analyzed with a multi-nested high-resolution ocean model2021

    • Author(s)
      Ubara, M., Uchiyama, Y. and Kosako, T.
    • Organizer
      18th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society (AOGS2021), 8/1-6/2021 (online)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Water mass classification off the east coast of Japan mainland using Regional Ocean Modeling System (ROMS)2021

    • Author(s)
      Ikeda, M., Masunaga, E., Uchiyama, Y,, Suzue, Y. and Itoh, S.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 粒子追跡モデルを用いた相模湾及び駿河湾周辺の物質輸送・拡散の解析2021

    • Author(s)
      井上孝義・増永英治・小硲大地・内山雄介
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 瀬戸内海東部海域海底における砂堆・海釜地形の形成に関する数値的検討2021

    • Author(s)
      乳原 材・内山雄介・小硲大地
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 福島沿岸域における大陸棚斜面への広域懸濁態粒子の広域輸送について2021

    • Author(s)
      河野航平・内山雄介・上平雄基
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 沖縄本島北西部海域におけるサンゴ幼生の3次元海洋輸送に関する研究2021

    • Author(s)
      竹安希実香・内山雄介・張 旭・松下晃生・御手洗哲司
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 気候値モデルと総観モデルを用いた南シナ海周辺海域におけるマイクロプラスチック中期輸送に関する研究2021

    • Author(s)
      松下晃生・内山雄介・高浦 育・小硲大地
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021),5/30-6/6/2021(オンライン)
  • [Presentation] 南シナ海主要3河川起源マイクロプラスチックの3次元広域輸送シミュレーション2021

    • Author(s)
      松下晃生・内山雄介
    • Organizer
      2021年度複雑熱流体工学研究センター学生発表会,神戸大学(オンライン),2021年7月29日
  • [Presentation] 瀬戸内海東部海域における海釜・砂堆地形の形成と潮流の関係性について2021

    • Author(s)
      乳原 材・内山雄介
    • Organizer
      2021年度複雑熱流体工学研究センター学生発表会,神戸大学(オンライン),2021年7月29日
  • [Presentation] 高解像度数値海洋モデルを用いた沖縄本島北西部海域におけるサンゴ幼生コネクティビティの解析2021

    • Author(s)
      竹安希実香・内山雄介
    • Organizer
      2021年度複雑熱流体工学研究センター学生発表会,神戸大学(オンライン),2021年7月29日
  • [Presentation] 領域海洋モデルと粒子追跡モデルを用いた黒潮・親潮混合水域における水塊分析に関する研究2021

    • Author(s)
      池田 雅・増永英治・鈴江洋太・伊藤幸彦・内山雄介
    • Organizer
      2021年度日本海洋学会秋季大会,東京大学大気海洋研究所(ハイブリッド開催),2021年9月13日~17日
  • [Presentation] マルチクラス3次元懸濁質輸送モデルを用いた福島沿岸域における陸域起源懸濁態放射性核種動態の解析2021

    • Author(s)
      内山雄介・東 晃平・徳永夏樹
    • Organizer
      2021年度日本海洋学会秋季大会,東京大学大気海洋研究所(ハイブリッド開催),2021年9月13日~17日
  • [Presentation] 黒潮と潮汐が影響する伊豆小笠原海嶺北部におけるサブメソスケール渦と物質輸送2021

    • Author(s)
      増永英治・内山雄介・Xu Zhang・木村和久・小硲大地
    • Organizer
      2021年度日本海洋学会秋季大会,東京大学大気海洋研究所(ハイブリッド開催),2021年9月13日~17日
  • [Remarks] 内山研HP

    • URL

      http://coast.dce.kobe-u.ac.jp

URL: 

Published: 2023-12-25  

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