| 研究課題/領域番号 |
24K07685
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
柿沼 太郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (70371755)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2029-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2028年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2027年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 津波 / 2024年能登半島地震 / 横ずれ断層 / 海底地すべり / 2022年トンガ火山噴火 / 気圧波 / 内部波 / 数値解析 / 海底地震津波 / 地すべり津波 / 火山性津波 / 九州南部沿岸域 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
種々の原因で生じる津波の生成過程及び地形上における津波の伝播過程の基礎的特性を数値解析及び水理実験により調べる。そして、得られた知見と、現地調査結果に基づき、九州南部沿岸域の津波脆弱性を検討する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、様々な原因によって生成する津波を対象としている。今年度は、まず、底面の水平移動によって生成される津波の数値解析を行なった。横ずれ断層や、海底地すべりによって、海底変動が水平成分を含む場合である。ここでは、速度ポテンシャルに関する非線形浅水モデルを適用し、一様勾配の海底斜面が水平移動する場合における、津波の数値解析を実施した。斜面が岸沖方向に移動する場合、津波が沖向きのみならず岸向きにも伝播し、海岸にも数多くの津波が到達し得ることがわかった。そして、斜面が沖向きに移動する場合、斜面勾配が大きいと、津波が発生しにくいが、斜面の高さが大きいと、岸向き及び沖向きに進行する両者の津波の津波高さが大きくなった。更に、斜面の水平移動速度が、斜面沖側の線形浅水波の位相速度に近いと、沖向きに伝播する津波が共鳴によって増幅された。また、斜面が岸向きに移動する場合、斜面の水平移動速度が斜面岸側の線形浅水波の位相速度に近く、斜面の水平移動距離が大きいと、特に、岸向きに進行する津波の谷が増幅された。
次に、地形上で気圧波によって生成される表面波及び内部波の数値解析を行なった。同様に、速度ポテンシャルに関する非線形浅水モデルを適用し、1波の気圧波が、上り勾配斜面を有する海底上を伝播する場合を対象とした。1番目に生成された自由峰に、同一の気圧波によって 2番目に生成された峰が重なり、津波高さが、この重合がない場合の約1.7倍に達する場合があった。このように、気圧波が地形上で自由峰を追い抜くタイミングによって、生成される津波の数や、津波高さが変化する。
そして、2022年 Hunga Tonga-Hunga Ha`apai 火山噴火の際に、地球規模で記録された気圧波津波の津波高さに関して説明した。ここでは、気圧波による拘束成分を排除した津波高さに関する線形理論を提案し、観測データの考察を行なった。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
まず、2024年能登半島地震が発生したため、底面の水平移動によって生成される津波の数値解析を行なった。これは、早急に行なう予定としていなかったテーマであるが、新たな知見が幾つか得られ、本研究が対象としている津波の生成メカニズムの理解を深めることに繋がった。
次に、地形上で気圧波によって生成される表面波及び内部波の数値解析を行なった。特に、津波の非線形性に着目した結果、最大気圧が 2 hPa 程度であれば、Froude 数の 1 との差の絶対値が 0.1 より大きく、静水深が 10 m より大きいときには、津波の非線形性を無視してよいことがわかった。また、複数の気圧波が伝播する場合、後続の気圧波が地形上で既存の津波に作用して津波高さを大きくし得ることは、これまでの研究で見出していたが、1波の気圧波が一つの上り勾配斜面上で複数の津波を生成し得ること、そして、それらの重合によって津波高さが大きくなり得ることが新しくわかった。更に、気圧波によって生成される内部波の数値解析も行なった。
以上のように、当初あまり考慮していなかった水の波の生成メカニズムに関する成果が幾つか得られ、これらは、本研究の今後の進展に寄与すると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
地すべりに伴う崩落体と流体の相互干渉を表現するためには、3次元運動を考える必要がある。そのため、これまで適用してきた非線形浅水モデルのみならず、3次元数値モデルも開発し、地すべり津波の 3次元的な基礎的特性を調べる。そして、この結果に基づく津波生成モジュールを開発して、津波の数値モデルに組み込む予定である。
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