| Research Abstract |
21世紀は環境問題が最重要課題であり,その中でも地球温暖化問題を解決するには大気中の炭酸ガス含有量の削減が世界的に急務であり,地球上の炭酸ガスの大気循環プロセスを解明し,地球温暖化過程を的確に予測することが求められている.この素過程の重要な一部として水層と空気層の異層界面における炭酸ガス交換や輸送特性を解明することが不可欠であり,多くの工学・理学分野の研究対象となっている.しかし,これらの既往研究のほとんどが大気・海洋の界面ダイナミクスをメインとした地球物理学の分野であり,水層を閉鎖性のタンク状態と仮定していることが多い.一方,水理水工学の分野では水層として河川流を考えるとき,水層流と空気層流の共存流れ(気液混成流という)が重要で,河床シアーと界面シアーが同時に作用するため乱流現象はより複雑になる.既往研究では界面乱流と植生粗面に起因する河床せん断乱流は,別個に各分野で研究されてきたが,実河川の乱流・水域環境を総合的に評価するにはこれらの現象を同時に扱う必要がある.植生河床を有する風波界面流れは気液界面が時間的に変形しながら植生層と相互作用する複雑なマルチフェイズ現象であるから,室内実験や数値計算が容易ではなく,その乱流構造や物質輸送特性に関する解明はほとんど進展していないのが現状である.そこで本研究の初年度は,風波界面乱流と植生界面乱流を別個にその乱流構造を解明し,次年度の研究につなげることにした.その結果,剛体植生と柔軟植生の乱流構造をレーザー流速計,画像流速計PIVまた新規購入の超音波ドップラー流速計ADVを駆使して解明し,その成果をJournal of Hydro-environment Researchに発表し,高い評価が得られた.
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