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従来の砂丘研究が、主に、卓越風が定常的に吹く比較的単純な環境のもとでの砂丘の形成過程を扱ってきたのに対して、今回の研究では、卓越風が非定常な場合や植物が砂丘表面を覆う場合など、多様な環境の中でどのように砂丘が成長し、時間発展をしていくかについて、i)数理模型を構成し、ii)模型に基づいた数値計算を実行し、さらに、iii)数値計算結果を参考に理論的な解析を行った。その結果、1.卓越風の風向が非定常な場合に形成される砂丘について、その尾根の延伸方向を決定するメカニズムを模型計算と理論解析によって明らかにした。
2.植物が繁茂した領域と乾燥砂のみからなる領域の境界に発達する放物線型砂丘(parabolic dune)を計算機実験によって作り出すことに初めて成功した。さらに、植生を含む地域での砂丘形状と環境の関係を表すHackのダイアグラムを再現することにも成功した。
3.砂丘の動力学を互いに相互依存しながら群れとして扱う手法を提案した。具体的には、1次元砂丘群模型を構成し、1次元砂丘群のサイズ分布の時間発展則が初期のサイズ分布に大きく依存していることを確認した。より現実系を反映する2次元模型も提出した。
さらに、4.河川の流路形成の動力学に関して、砂丘模型と同様な模型によって、少なくとも定性的な性質は再現できることを示した。具体的には、河床勾配に依存して、網状-蛇行-直線と流路が変化していく様子を数値計算によって再現した。
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