2021 Fiscal Year Research-status Report
New insight into beach response processes based on large-scale data sets
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21K04285
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
伴野 雅之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (80549204)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 漂砂 / 地形変化 / ディープラーニング / 海面上昇 / 高頻度地形観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，波の遡上域（汀線付近：陸と海の境界）の海浜地形変化プロセスに主眼をあて，短期から長期に至る様々な地形変化プロセスのメカニズム解明とその重要性の提示を目的としている。
潮汐変動に関連した短期的な地形変化を明らかにする目的で，LiDARによる超高頻度・高精度の地形観測を実施する必要がある。そのため，LiDARによって前浜地形を観測する手法について検討を行った。グリーンレーザーは水中透過性の高い波長のレーザーであり，グリーンレーザーを使用することで，水面が存在する波の遡上域においても，海底地形を計測することができる。UAVに搭載したLiDARスキャナを用いた検討により，十分に海底地形を計測することができることを明らかにしている。一方で，LiDARスキャナは現在では高額であり，長期の海浜に設置した観測には向かないことから，低コストで観測を実施する手法の検討し，前浜地形の高頻度観測を今後開始する予定である。
また，海面上昇に対する長期の海浜応答を明らかにする目的で，LSTM（長短期記憶）ネットワークを用いた時系列データの予測に関する検討を実施した。波崎海岸で30年以上観測されている海浜地形データセットを用いた学習によって，長期の海浜地形変化を予測する数値モデルを構築し，長期的にも安定した尤もらしい地形変化を予測可能にしたものの，現時点では沿岸砂州地形の予測精度については必ずしも十分ではなかった。一方で，低波浪が継続した場合や高波浪直後の前浜地形については高い精度で予測できており，今後，海面上昇を想定した模擬海面水位データを入力した数値実験を行い，海面上昇に対する前浜地形の応答をシミュレーションする予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
既存のデータを用いたLSTMネットワークによるシミュレーション実施体制の構築はできているものの，高頻度観測の実施による新たなデータの取得については想定よりも遅れている。2022年度中に一部の観測に関しては開始を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
短期的地形変化の検討としては，低コストで前浜の地形を高頻度に観測する手法の検討を進め，前浜地形の自動観測を実施する。取得したデータを用い，スペクトル解析によって潮汐による海面変動に対する地形変化を明らかにする。中長期的地形変化の検討としては，気候・海洋再解析データの主成分分析結果と海浜地形変動の相関関係から海浜地形変動を引き起こす影響因子を明らかにする。長期的地形変化の検討としては，過去の観測データによって学習されたLSTMネットワークを用い，海面上昇に対する前浜地形の応答をシミュレーションし，その結果を既存の海面上昇による地形応答モデルと比較する。
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| Causes of Carryover |
他の予算によって調達した計算機器やデータを共同で利用したことで，当初予定していた予算は未使用となった。そのため，次年度以降の現地観測において，地形変化だけでなく，その他の観測項目も含めたより拡充した観測の実施が可能となり，より高い成果が見込まれる。
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Research Products
(6 results)
