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粒子追跡による海洋物質循環・生態系モデリング手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K12575
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 環境動態解析
研究機関東京大学

研究代表者

松村 義正  東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (70631399)

研究協力者 干場 康博   (00774093)
山岸 孝輝  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード数値海洋モデル / 粒子追跡法 / 非静力学海洋モデル / 分散混相流 / 浮遊堆積物粒子 / ダウンスケールモデル / 浮遊堆積物 / ハイパーピクナル流 / 非静力学モデル / 懸濁物粒子 / 海洋物質循環 / 海洋生態系 / 粒子追跡 / 数値モデル
研究成果の概要

数値海洋モデルに汎用のオンライン粒子追跡法を導入し, 物質循環や海洋生態系に応用可能な包括的モデリングフレームワークを構築した。
本研究で開発した数値モデルコードは流体部分と粒子部分を同時に解く"オンライン"モデルであることを特徴としており、これによりオイラー的な流体モデルとラグランジュ的な粒子追跡モデルが相互に影響を与えあうことが可能となっている。
新たに開発したモデルを洪水時に河川水に含まれる懸濁粒子が湾内におよぼす影響の調査や、水産資源の輸送過程に関する研究等に応用した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の計算機資源の発達に伴い、数値海洋循環モデルは海洋学の様々な分野で重要な役割を担っている。本研究はオイラー的な格子流体モデルである数値海洋モデルに粒子追跡手法を組み込みむことで、ラグランジュ的な視点を海洋モデルに導入した。開発したプログラムコードは特定の用途に特化したものではなく、可能な限り汎用性を重視しているため、様々な応用が可能である。
本研究期間においては洪水時の河川水に含まれる懸濁物質の影響評価等に適用したが、他にも例えば海洋ゴミの輸送・集積に関する研究など様々な応用が考えられる。
開発した数値モデルコードは広く海洋研究コミュニティに公開している。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 17件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 氷河融解水を起源とする高濁度水プルームの数値モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      松村義正 大橋良彦 青木茂 杉山慎
    • 雑誌名

      低温科学

      巻: 75 ページ: 77-84

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effects of suspended sediment matter by high riverine discharge on surface river plume and vertical estuary circulation: a simulation study for the Tango Bay, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, Y., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh, S. Nakada
    • 学会等名
      4th International Joint Workshop on Computationally-Intensive Modeling of the Climate System and 9th OFES International Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A large-eddy simulation of upwelling meltwater plume at marine-terminating glacier fronts2019

    • 著者名/発表者名
      松村 義正、漢那 直也、杉山 慎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A high-resolution multi-purpose particle tracking framework for coastal areas near Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y., S. Katsura, M. Kurogi, N. Nakano, T. Yamagishi
    • 学会等名
      JPGU meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OGCMと粒子追跡法を用いた137E測線に到達する水塊における中規模渦に捕捉された輸送の影響の評価 ★招待講演2019

    • 著者名/発表者名
      中野 英之, 辻野 博之, 坂本 圭, 浦川 昇吾, 豊田 隆寛, 山中 吾郎, 松村 義正
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] An application of a Lagrangian-Eulerian dispersed multiphase flow model to riverine discharge2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y
    • 学会等名
      JpGU meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dispersal process of water particles along Sanriku ria coast in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Katsura, S., Y. Matsumura, T. T. Sakamoto, H. Hasumi and K. Tanaka
    • 学会等名
      JpGU meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-GPU Accelerated Non-Hydrostatic Numerical Ocean Model with GPUDirect RDMA Transfers2018

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi, T., Y. Matsumura and H. Hasumi
    • 学会等名
      Supercomputing Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation on the Effects of Suspended Sediment Matters Induced by High Riverine Discharge on Vertical Mixing in a Hypopycnal Plume2018

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, Y., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh and S. Nakada
    • 学会等名
      AOGS 15th annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of suspended sediment matter’s input by high riverine discharge on surface river plume and vertical water exchange: a simulation study for the Tango Bay, Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, Y., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh and S. Nakada
    • 学会等名
      AGU 2018 fall meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subglacial meltwater discharge and its impact on water properties in Bowdoin Fjord, northwestern Greenland2017

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, Y., S. Aoki, Y. Matsumura, S. Sugiyama, N. Kanna, D. Sakakibara, Y. Fukamachi
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 発表場所
      幕張メッセ (千葉県幕張市)
    • 年月日
      2017-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A particle-in-cell modeling framework for simulating riverine and oceanic suspended sediment transport2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 発表場所
      幕張メッセ (千葉県幕張市)
    • 年月日
      2017-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of suspended sediment matters induced by high riverine discharge on coastal mixing: a model simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, Y., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh, Y. Yamashita
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 発表場所
      幕張メッセ (千葉県幕張市)
    • 年月日
      2017-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling flazil ice dynamics and thermodynamics by using Lagrangian particle tracking2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y.
    • 学会等名
      THE ARCTIC SCIENCE SUMMIT WEEK 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A particle-in-cell modeling framework for simulating riverine and oceanic suspended sediment transport2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y.
    • 学会等名
      JPGU-AGU joint meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of suspended sediment matters induced by high riverine discharge on coastal mixing: a model simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, H., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh, Y. Yamashita
    • 学会等名
      JPGU-AGU joint meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation on the Effects of Suspended Sediment Matters Induced by High Riverine Discharge on Coastal Mixing2017

    • 著者名/発表者名
      Hoshiba, Y., Y. Matsumura, H. Hasumi, S. Itoh, Y. Yamashita
    • 学会等名
      Asia Oceaniea Geosciences Society 14th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling subglacial meltwater runoff and associated sediment transport2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y., Y. Ohashi, S. Aoki and S. Sugiyama
    • 学会等名
      The Seventh Symposium on Polar Science
    • 発表場所
      国立極地研究所 (東京都立川市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling glacial meltwater runoff process in Bowdoin Fjord, northwestern Greenland2016

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, Y., S. Aoki, Y. Matsumura, S. Sugiyama, N. kanna, D. Sakakibara
    • 学会等名
      The Seventh Symposium on Polar Science
    • 発表場所
      国立極地研究所 (東京都立川市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GPU Acceleration of a Non-Hydrostatic Ocean Model with Lagrangian Particle Tracking2016

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi, T. and Y. Matsumura
    • 学会等名
      SC16: The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
    • 発表場所
      ソルトレイクシティ (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 洪水時河川影響海域において物理・物質循環相互作用は起こり得るか2016

    • 著者名/発表者名
      干場康博・松村義正・羽角博康・伊藤幸彦
    • 学会等名
      日本海洋学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling turbid meltwater plume and associated sediment transport2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y., Y. Ohashi, S. Aoki and S. Sugiyama
    • 学会等名
      IGS International Symposium on Interactions of Ice Sheets and Glaciers with the Ocean
    • 発表場所
      サンディエゴ (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 海洋非静力学モデルkinaco の 公開 git リポジトリ

    • URL

      http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/ymatsu/kinaco.git

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-05-24  

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