| 研究課題/領域番号 |
19H02249
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
杉原 裕司 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (70243970)
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| 研究分担者 |
山上 路生 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80362458)
高垣 直尚 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00554221)
Eljamal Osama 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (40600052)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | 風波 / 運動量交換 / ガス交換 / 砕波 / 地球温暖化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
種々のスケールの精緻な風洞水槽実験を通して，風波界面の運動量・ガス交換機構を波浪・砕波・乱流の力学的視座から統合的にモデル化する研究を行う．風波界面の遷移，吹送流，砕波，乱流強化の機構を低風速から超高風速レンジにわたって系統的に調べ，海面抵抗係数およびガス交換速度の波浪・砕波依存性を定量的に評価する．これらの結果に基づいて，波浪・砕波・乱流の統合的描像に基づく海面抵抗係数とCO2交換速度の数理モデルを構築する．さらに，得られたモデルを大気-波浪結合計算に実装して地球温暖化予測における波浪・砕波影響の定量的解明を試みる．
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| 研究成果の概要 |
種々のスケールの風洞水槽実験を通して，風波界面の運動量・ガス交換機構を波浪・砕波・乱流の力学的視座から統合的に捉える研究を行った．風波界面の遷移，表面流，波浪，砕波，乱流の特性を低風速から超高風速レンジにわたって様々な手法を用いて系統的に調べ，海面抵抗係数の風速，波浪・砕波依存性を明らかにした．さらに，実験的・理論的検討から得られた知見に基づいて，ガス交換速度のモデル化を行った．波浪・砕波・乱流の統合的な描像に基づくモデルを波浪場の数値シミュレーションの解析に適用することで，実海洋での海面フラックス推定における波浪・砕波の影響を評価した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は，海面境界過程の力学的理解とその応用としての海面フラックス，主に海面抵抗係数とガス交換速度の定式化について重要な知見を与えるものである．特に，様々な条件下で行われた大規模風洞水槽実験のデータは極めて有用であり，地球温暖化や台風の予測に関わる局所大気海洋相互作用の物理的理解に寄与する重要な研究資料となる．これまでの海面抵抗係数やガス交換速度は主として海上風速に基づいてモデル化されてきたが，本研究で示した波浪・砕波の効果を取り入れたモデル化の試みは，新たな予測手法を確立する上で意義のある知見を提示するものである．
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