2019 Fiscal Year Research-status Report
Investigation and modelling of air-sea heat and momentum transfer under strong hurricane
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19KK0087
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
高垣 直尚 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (00554221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 直弥 近畿大学, 理工学部, 准教授 (40422985)
松田 景吾 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報基盤センター), 研究員 (50633880)
大西 領 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報基盤センター), グループリーダー (30414361)
小森 悟 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (60127082)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 台風 / 風波 / 運動量輸送 / 熱輸送 / 乱流輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
台風など暴風下における海水面を通しての熱・運動量輸送機構を明らかにし，信頼性の高い輸送モデルを構築することは，台風の強度を正確に見積もるうえで極めて重要である．そこで本研究では，台風シミュレーション水槽を保有するロシアの海外共同研究者と協力し，高風速状態における海水面の砕波機構，および，砕波層を通しての熱・運動量輸送機構を解明し，台風下の強烈な砕波を伴う海水面を通しての熱・運動量輸送モデルを新たに構築することを目的とする．さらに，本モデルが台風強度予測に及ぼす効果について気象予測モデルを用いて検証を行う．本年度は，（１）九州大学応用力学研究所の大型風波水槽の稼働テストおよび気流分布や風波形状などの基礎データの測定を行った．（２）近畿大学設置の小型風波水槽において新たな運動量収支法の検証を行った．さらに，（３）最新の台風関連および気象予測モデルに関する文献調査を行った．特に，１および２の実験研究の結果，水面を通して輸送される運動量は風が吹き始めてからの距離（いわゆる吹送距離）によらない，という初期実験の結果が得られた．これらの研究実績の一部は，国内学会4件および国際会議2件にて報告する予定であったものの，新型コロナウィルス（COVID19）の影響により複数の学会発表が中止もしくは延期となった．また，2020年3月にはロシア渡航を行い，現地にて本研究プロジェクトに関する打ち合わせ及び初期の検証実験を行う予定であった．しかし，このロシア渡航も新型コロナウィルス（COVID19）の影響により中止することとなった．以上より，2020年2，3月は新型コロナウィルス（COVID19）の影響を多分に受けたものの，本年度の研究は概ね想定通りに進展した．
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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
初年度となる本年度は，台風下の水面を通しての熱・運動量輸送機構を解明しモデル化するために，ロシアにおける実験研究・九州大学における実験研究・近畿大学における実験研究の3つの実験研究と，台風予測に関する１つの数値計算研究の合計4つの研究について準備等を進める予定であった．研究１については，2020年3月にロシア渡航を行い，ロシア・応用物理研究所が新規に作成した台風シミュレーション水槽の見学と気流分布や風波形状などの基礎データの取得を行う予定であった．しかし，新型コロナウィルス（COVID19）の影響によりロシア渡航を中止することとなった．代わりに，今後の予定について，ロシア側研究者とのメール打ち合わせを複数回行った．研究2については，九州大学応用力学研究所の大型風波水槽の稼働テストおよび気流分布や風波形状などの基礎データの測定を行った．その結果，水面を通して輸送される運動量は風が吹き始めてからの距離（いわゆる吹送距離）によらない，という初期実験の結果が得られた．ただし，現時点ではアンサンブル平均されていないため，次年度などに本結果の妥当性を検証する必要がある．研究3については，研究計画通り近畿大学に設置されている小型風波水槽を使用して，新たな運動量収支法の検証実験を実施し良好な結果を得た．4つ目の計算研究に関しては，研究計画通り台風強度を推定する気象モデルに関する文献検索を行った．これらの研究実績の一部は，国内学会4件および国際会議2件にて報告する予定であったものの新型コロナウィルス（COVID19）の影響により複数の学会発表が中止もしくは延期となった．以上より，2020年2，3月は新型コロナウィルス（COVID19）の影響を多分に受けたものの，本年度の研究は概ね想定通りに進展した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度には，ロシアにおける実験研究・九州大学における実験研究・近畿大学における実験研究・台風予測に関する数値計算研究の4つの研究を推進する予定である．研究１においては，2020年3月に予定していたロシア渡航を2020年度後半に実施し，ロシア・応用物理研究所が新規に作成した台風シミュレーション水槽の見学と気流分布や風波形状などの基礎データの取得を行う予定である．渡航者は研究代表者を含め複数の共同研究者および大学院生を予定している．研究2においては，九州大学応用力学研究所の台風シミュレータ水槽を使用して，2019年度に実施された運動量輸送量のアンサンブル測定を実施し，運動量輸送量に及ぼす吹送距離の影響を解明する．測定された運動量輸送量は，京都大学やロシア人共同研究者の台風シミュレータ水槽における値などとの比較解析を行う．研究3においては，高速気流場における海流実験を行うために近畿大学に設置されている小型風波水槽を使用する．海流実験では，水槽に接続された大型ポンプを利用して，水槽内に0.5m/sの液流流れを発生させる．その後，ファンを用いて風波水槽内に風を流入させ，水面にせん断力をかける．水面を通しての運動量輸送量を直接測定し，運動量輸送量に及ぼす液流の影響の検証を行う．研究４においては，台風強度を推定するための予備数値計算を実施する．運動量輸送モデルとして研究1および2で得られる吹送距離の影響をも考慮した物理モデルを使用する．本計算は地球シミュレータセンタのスーパーコンピュータを用いて並列計算により実施する．
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| Causes of Carryover |
2020年2，3月にロシア渡航および九州大学への国内出張を計画していたが，新型コロナウィルス（COVID19）の影響によりこれらを取りやめた．このため，海外および国内出張費合計120万円を使用しなかった．また，当初購入を検討していた熱線流速計については，購入検討を進め，2019年度に限っては，熱線流速計の代用としてレンタル電磁流速計を用いて室内実験を進めた．このため，300万円の熱線流速計の購入費用を使用しなかった．さらに，投稿中の査読付き英語論文2報の採択が遅れ，約80万円の印刷費を今年度予算で支払うことが出来なかった．以上より，合計約540万円を次年度へと繰り越しを行うこととした．本繰越金は，次年度にロシア渡航費・国内出張費・流速計購入費・論文印刷費の支払い等に充てる予定である．
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