Elucidation and formulation of swell impacts on growth of wind waves and generation of surface turbulence in real oceans

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H01969
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小松 幸生 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30371834)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 潔 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (20345060)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: うねり / 風波 / 海洋表層乱流 / 実海域

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、実海域において、うねりの存在が、風波の発達、並びに波浪による表層乱流の生成、に及ぼす影響の実態解明と定式化を目的とする。当該年度は、以下の研究項目を実施した。まず、研究対象とする岩手県大槌湾内において昨年度に探索した赤浜沖の観測場所で、6月から9月にかけて、波浪と海洋表層乱流を同時計測可能な高周波超音波流速計 (高周波ADCP;Signature1000/Nortek社) を係留設置して連続観測を実施した。次に、大槌湾内の蓬莱島桟橋に昨年度に設置して運用中の3軸超音波風速計 (CYG-81000/Young社) を使用し、海上風乱流の連続観測を継続して実施した。そして、大槌湾内の有限水深波を対象とし、昨年度にエネルギー入出力項の調整を行った第3世代の波浪推算モデルで2012年～2016年の湾内波浪の再現実験を行った。このモデル出力と既往の湾内係留点における波浪ブイによる観測データを比較したところ、微風で波高が比較的低くまた、風によるエネルギー入力と砕波散逸が無視できる程度に小さく、加えて放射伝播項が小さい期間は、観測による波浪の2次元エネルギースペクトルの局所的な時間変化が4波共鳴相互作用による非線形エネルギー伝達とよく一致していた。波浪の変動に対する4波共鳴相互作用の妥当性を実海域における2次元スペクトルの高精度な観測で実証した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新型コロナウィルス感染拡大の影響で、高周波ADCPによる波浪と表層乱流の同時観測が当初の予定通り実施できない期間があったが、データの解析は順調に推移し、全体としては、研究がおおむね順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、夏季と冬季に高周波超音波流速計を湾内に係留設置して連続観測を実施し、本年度に実施した夏季の観測データと合わせて解析を行い、取りまとめを行う計画である。

Research Products

• [Journal Article] Ocean wave observation utilizing motion records of seabirds (2021)
  • Author(s): Uesaka, L., Goto, Y., Yonehara, Y., Komatsu, K., Naruoka, M., Weimerskirch, H., Sato, K., Sakamoto, K. Q.
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 200 Pages: 102713
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102713
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Elevated turbulent and double-diffusive nutrient flux in the Kuroshio over the Izu Ridge and in the Kuroshio Extension (2021)
  • Author(s): Nagai, T., Quintana, G. M. R., Gomez, G. S. D., Hashihama, F., Komatsu, K.
  • Journal Title: Journal of Oceanography Volume: 77 Pages: 55-74
  • DOI: 10.1007/s10872-020-00582-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simplification, not “tropicalization”, of temperate marine ecosystems under ocean warming and acidification (2021)
  • Author(s): Agostini, S., Harvey, B. P., Milazzo, M., Wada, S., Kon, K., Floc’h, N., Komatsu, K., Kuroyama, M., Hall-Spencer, J. M.
  • Journal Title: Global Change Biology Volume: 27 Pages: 4771-4784
  • DOI: 10.1111/gcb.15749
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 大槌湾内で観測された波浪の4波共鳴相互作用について (2022)
  • Author(s): 小松幸生
  • Organizer: 名古屋大学宇宙地球環境研究所共同利用研究集会「海洋波および大気海洋相互作用に関するワークショップ」
• [Presentation] Spatiotemporal variation of microplastics inwater columns of Otsuchi Bay (2022)
  • Author(s): Wang, Y., Yamashita, R., Komatsu, K.
  • Organizer: International Online Workshop on Microplastics Issues, Plastic pollution in Asian waters - from Land to Ocean
• [Presentation] Unidirectional Swell Waves Selected at the Bay Mouth of Rias Facing the Western North Pacific (2022)
  • Author(s): Komatsu, K., Fujii, T., Tanaka, K.
  • Organizer: Ocean Science Meeting 2022
• [Presentation] Horizontal distribution of concentration and composition of microplastics in sediments of Otsuchi Bay, Japan (2021)
  • Author(s): Wang, Y., Yamashita, R., Komatsu, K.
  • Organizer: The 18th Japanese-French Oceanography Mini-Symposium
• [Presentation] Ocean wave characters obtained from logger-mounted floating seabirds (2021)
  • Author(s): Uesaka, L., Goto, Y., Yonehara, Y., Komatsu, K., Naruoka, M., Weimerskirch, H., Sato, K., Sakamoto, K. Q.
  • Organizer: The 7th International bio-logging science symposium
• [Presentation] 三陸リアス海岸のうねり性波浪の起源について (2021)
  • Author(s): 小松幸生, 藤井孝樹, 田中 潔
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年度大会
• [Remarks] 研究Topics
  • URL: http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/kosei/