| 研究課題/領域番号 |
16K12574
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
青木 茂 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (80281583)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 環境分析 / 海洋機器開発 / 極域海洋 / 環境変動 / モニタリング |
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| 研究実績の概要 |
地球規模の気候変動の解明と予測において、海洋が持つ膨大な熱容量や水循環における役割の重要性から、海洋、特に南極海をはじめとする観測の困難な極域海洋でのモニタリング体制の構築が急務となっている。本研究では、近年急速に発展した漂流型中層ブイの浮力制御技術と衛星通信技術を応用して、氷海域でも運用可能な海洋鉛直プロファイル観測機能と観測結果のリアルタイム送信機能を有する係留型ブイ観測システムの実用化を目的とする。主に沿岸大陸棚域を想定し、氷の存在する極域海洋で大陸棚水深程度までの鉛直プロファイルを取得可能なリアルタイムブイシステムの構築を目指している。これまで、浮力調節型のブイに基づくシステムの構築に成功し、オペレーションが可能な流速範囲についての基礎的な情報等を取得してきた。この耐流速性をより高めることが次の段階の目的である。
今年度は、極域では一般的な舷高の高い船舶をもちいて本体ブイを含むシステム全体の設置・回収方法について検討し、訓練・実地設置を行った。実際の南極海での氷塊衝突防止用プロトコルの実証のために、浮力調整方式の従来型ブイによる観測を継続し、ブイシステムの回収に成功した。その結果、従来型ブイによる設置作業方法については確立できたものの、これ以上の大型化は一連の設置回収作業をかなり困難にすることが判明した。設置作業における特殊要素が低くかつ耐流速性能も高い形態として、従来考慮してきた浮力調整による手法でなく、ウィンチの繰り出し・巻取りによる制御手法の可能性が考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
氷海域の海洋鉛直プロファイルをモニタリングするプラットフォームについて、流速1ノットという目標耐流速基準に基づく本体ブイの基本設計について検討した。南極海沿岸域の平均水深からくる耐圧性やアクセスの制限に起因する長期間観測可能性を考慮すると、浮力調整方式による耐高流速ブイは従来型ブイと比較してかなり大きな形状とならざるをえないことが分かった。
一方で、従来型ブイに改良を施し、投入方法を検討することで、実際に南極海などの高緯度氷海域での実運用を目標とした実験観測を行った。海氷域における氷塊衝突防止のため、水温による結氷状況判別方法のプロトコルに基づくソフトウェアを実装し、極域沿岸海洋での一年間を実施し、2018年3月ブイシステムの回収に成功した。この観測では、試験海域の実際の海況の予備的な調査を兼ねており、流速情報の取得なども目指した。設置回収には成功したものの、この試験で目標とした項目の一部である夏季の衛星経由のデータ回収については、期間中の通信が確認できなかった。この原因や動作状況には精査が必要であるが、バッテリーが途中で枯渇した可能性がある。
設置作業における特殊要素が低くかつ耐流速性能も高い形態として、ウィンチによる繰り出し・巻取りによる深度制御の可能性が考えられた。この方式を氷海で運用するための制御方法、システム全体の検討を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度として、耐高流速ブイに要求される諸条件と、現実的な制約からくる実施可能性のとりまとめを行う。本研究で得られた浮力調整型ブイの運用実績について、取得できた本体・環境データの精査を行う。周辺環境変化の状況、ブイ姿勢制御の状況、バッテリー・電力使用量等の確認をおこなったうえで、実際の設置運用経験に基づき、浮力調整型による拡張をめざした場合について、運用に必要となる船舶や投入・回収手法の条件をとりまとめる。
一方で、ウィンチ型ブイへ氷塊衝突防止プロトコルを実装し、実際にテストを行う。実地海域への設置試験を行い、この方式による耐流速性能の向上の可能性を確認する。
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