2015 Fiscal Year Annual Research Report
大気－海洋間のガス交換速度のモデル化と海面二酸化炭素収支に及ぼす定量的インパクト
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25420528
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
杉原 裕司 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70243970)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水工水理学 / 海洋工学 / 地球環境水理学 / 界面水理学 / 地球温暖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，乱流効果と砕波を含む波浪効果を取り入れたハイブリッド型のガス交換速度モデルを構築し，そのようなモデルが海面二酸化炭素収支に及ぼすインパクトを評価することを目的としたものである．最終年度においては，まず，疎水性多孔質膜チューブよる透過膜式気液平衡器を用いた溶存二酸化炭素濃度測定システムとガス交換速度の評価手法について精密な室内実験に基づいて検討し，その有効性を検証した．また，海洋観測塔における二酸化炭素フラックスと海洋中の溶存二酸化炭素濃度に関するフィールド観測を実施した．製作した溶存二酸化炭素濃度測定システムを実海洋に適用し，ガス交換速度モデルの高精度化に有用な観測データを取得した．さらに，精緻な直接数値シミュレーションの手法に基づいてハイブリッドモデルの乱流効果に関する検討を行った．その結果，気液界面のガス交換を促進する乱流機構が界面発散によって特徴づけられることを確認した．界面発散の定量化は界面近傍の乱れエネルギー散逸率によって可能であることを明らかにし，ガス交換速度モデルの精密化を行った．また，領域気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANを結合したガス交換速度の数値シミュレーション手法について検討を進めた．海上風と波浪の数値データに基づいて，比較的広領域の海域においてガス交換速度をマッピングする解析手法を構築し，波浪場がガス交換速度に及ぼす影響が大きいことを示した．このことは，ガス交換速度の評価において，波浪効果を組み込んだモデルを用いることの重要性を示している．
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