2021 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, 准教授 (00554221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 直弥 近畿大学, 理工学部, 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), 副主任研究員 (50633880)
大西 領 東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (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 |
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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．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．本年度は，主に（１）九州大学応用力学研究所の大型風波水槽にて水位等の測定・解析を行った．（２）近畿大学設置の小型風波水槽において気流場の検証を行った．さらに，（３）近畿大学設置の小型風波水槽において伝熱実験の準備を行った．特に，１の結果，水位のフェッチ依存性が従来予測されるものと異なった．そのため2022年度には，１で測定された水位データに関するさらなる検証を九州大学水槽において実施することが重要である．また2の結果，中風速以上で破砕した水面波を伴う気液乱流場の安定した作製に成功した．これらの研究実績の一部は，英文誌１報にて発表された．また実績の一部は，2021年に開催予定であった国際会議にて報告する予定であったものの新型コロナウィルス感染症（COVID19）の影響により学会が延期となった．また，COVID19状況が改善している場合には2021年中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現地での共同実験を行う予定であった．しかし，このロシア渡航もCOVID19の影響により中止することとなった．以上より，2021年度は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
2021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，新型コロナウィルス感染症（COVID19）状況が改善している場合には2021年度中にもロシア渡航を行い，ロシア・応用物理研究所所有の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共同取得を行う予定であった．しかし，COVID19の影響によりロシア渡航を中止した．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や論文に関するメール討論を複数回行った．研究2については，九州大学の大型風波水槽にて水位データの測定を行い，ロングフェッチ状態における水位の測定・検証を行った．しかし，測定された水位のフェッチ依存性は物理的な解釈が難しく，さらなる検証の必要性が確認された．研究3については，中風速以上で破砕した水面波を伴う気液乱流場の安定した作製に成功し，さらに伝熱実験の準備を行った．これらの研究実績の一部は，英文誌1報にて発表された．2021年に開催予定であった国際会議にて報告する予定であったもののCOVID19の影響により学会は延期となった．2022年3月には国内メンバー間の進捗報告会を開催し，概ね順調な進捗を確認した．以上より，2021年度はCOVID19の影響を多分に受けたものの，研究は概ね想定通りに進展した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022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，2021年度以前から予定していたロシア渡航を，新型コロナウィルス感染症（COVID19）状況を含む国際環境が改善している場合には2022年度後半に実施し，ロシア・応用物理研究所所有の台風シミュレーション水槽において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．研究2，３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および近畿大学の小型風波水槽を使用して，2021年度に研究2および３にて明らかとなった課題を解明する．具体的には，水位のフェッチ依存性の課題を解決し，伝熱実験を進める．測定された運動量・熱輸送量は，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４においては，台風強度を推定するための数値計算を実施する．なお，研究1，2に関しては，COVID19の影響により国内・国際出張が難しい可能性がある．このような場合にも，ロシア人共同研究者と各国の実験データをベースとし，オンライン打ち合わせなどを通じて，新たな学術論文のための討論を行う．また，近畿大学の水槽の利用をより強力に促進する．
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| Causes of Carryover |
2021年度には，複数回の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感染症（COVID19）の影響によりロシア渡航を取りやめ，また九州大学への出張回数を減らした．このため，2021年度以前からの出張延期分を含め，海外および国内出張費合計300万円を使用しなかった．また，出張先の風波水槽実験のために必要となる消耗品費合計120万円を使用しなかった．さらに，COVID19のために室内実験における計測が滞り，熱線流速計購入可否を判断することが難しかった．そのため，この費用130万円を繰り越した．以上より，合計約550万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．なお，COVID19の影響により国内・国際出張が難しい可能性がある．このような場合には，近畿大学の水槽の利用をより強力に推進するために予算を使用する．
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