海洋波浪の経常観測から海上風を評価する新しい手法の開発研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63840011
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 鳥羽 良明 東北大学, 理学部, 教授 (50025277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 弘三 日本気象協会中央本部研究所, 研究員 ; 江淵 直人 東北大学, 理学部, 助手 (10203655) ; 花論 公雄 東北大学, 理学部, 助教授 (40142921) ; 川村 宏 東北大学, 理学部, 助教授 (40169769)
• Keywords: 海上風 / 海洋波浪 / 風波 / エネルギー・スペクトル / 有義波 / 波浪ブイ / 摩擦係数 / 3 / 2乗則

Research Abstract

本研究は、新しい原理に基づいて、海洋波浪の計測から、海面上の風の摩擦速度(u_*)および10m高度の風速(U10)と風向を評価する手法を開発することが目的である。具体的には、(1)波浪データからu_*を求めるには、ア)スペクトルの-4乗領域を用いる、イ)有義波高・周期により3/2乗則を用いる、ウ)風波部分のエネルギーとピーク周波数を用いる、という3つのルートが可能であるが、うねりを含む複雑なスペクトルの場合を含めて、どういうアルゴリズムが最適かを確立すること、(2)u_*からU10を求めるために、粗度パラメータの適正な公式を確立することが必要である。このうち本年度は、次の研究を行った。
1.前に白浜観測塔で得たU10、u_*および風波のデータについて、上述の波浪データからu_*を求める3つのルートに関して吟味を行い、ア)の波のスペクトルの-4乗領域からu_*を求める方法と、イ)の3/2乗則を用いて有義波高・周期よりu_*を求める方法とが、ともにすぐれていることがわかった。
2.u_*からU10を求めるために必要なZ_o公式に関して、オーストラリアのバス海峡の産油基地で得られた高風速と高波が起こった3つの嵐のデータを用いて、風波の3/2乗則を利用する新しい発想によって詳細に吟味し、以前に研究代表者らが提唱したZ_o公式が存来の式よりすぐれていることを実証することができた。この結果は米国の学術雑誌(JPO)に投稿した。
3.上記2項目の基礎としての風と風波との局所平衡など、風と波に関する諸統計量のデータベースを作成するため、過去の経験を集大成するような総合的な風洞水槽実験を開始し、予備的なデータセットを得た。
4.日本気象協会が開発中の波浪計測ブイによる海洋波浪の若干の実測データを用いて、上記1項の適用性の吟味を開始した。

Research Products

• [Publications] Yoshiaki Toba: Fluid Dynamics Research. 2. 263-279 (1988)
• [Publications] Yoshiaki Toba: Journal of Physical Oceanography.
• [Publications] Yoshiaki Toba: 日本海洋学会誌.
• [Publications] Naoto Ebuchi: 日本海洋学会誌.