| 研究課題/領域番号 |
18H01284
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
鈴木 直弥 近畿大学, 理工学部, 准教授 (40422985)
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| 研究分担者 |
高垣 直尚 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (00554221)
早稲田 卓爾 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30376488)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 風の海面摩擦係数 / 海面応力 / 大気・海洋間運動量輸送 / 波浪 / 風波 / 海流 |
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| 研究実績の概要 |
大気・海洋間運動量フラックス算出に用いられる風の海面摩擦係数は一般的に風速のみの関数で表されているが、海洋観測での風速に対する風の海面摩擦係数は大きく変動している。本研究の目的は、風波水槽・ブイ・観測塔を用いて観測を行い波浪や風速変動の影響を明らかにすることで信頼性の高い風の海面摩擦係数モデルを構築することである。2019年度は、（１）小型大気乱流・波浪同時計測ブイ観測の試行、（２）風波水槽での風波と規則波混在状態、および風波と表層流混在状態の再現、（３）観測塔で観測したデータの解析、に着手した。成果は以下の通りである。
（１）小型大気乱流・波浪同時計測ブイ観測の試行：昨年度構築した小型大気乱流・波浪同時計測ブイを東京大学所有の平塚沖総合実験タワーに係留し、数時間の観測を試行した。そして風速3成分および波浪データの観測に成功した。
（２）風波水槽での風波と規則波混在状態、および風波と表層流混在状態の再現：風波水槽に設置した造波装置およびポンプによって規則波混在状態および表層流混在状態を再現することに成功した。風波と規則波が混在することで風の海面摩擦係数は、風波のみの場合に比べて大きな値をとることが示された。また、風波と同一方向の表層流が混在すると、風波の発達が抑制され、風の海面摩擦係数に影響をおよぼすことが示された。
（３）観測塔で観測したデータの解析：東京大学所有の平塚沖総合実験タワーに設置した超音波風速計による風速3成分データから風の海面摩擦係数を算出し、風の海面摩擦係数の変動には、時系列より高風速域では風速変動、低風速域では風向変動が影響しており、さらには風の海面摩擦係数を算出する際に用いる風速・風向の瞬間値の変動が影響していることもわかった。さらには種々の海面状態での海洋観測データを得るのに船舶観測の準備として船舶が回りの風の流れについて数値シミューションを行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2019年度研究計画通り、（１）小型大気乱流・波浪同時計測ブイ観測の試行を行い、風速3成分および波浪データを観測することができた、（２）風波水槽において、風波と成分波混在状態、および風波と海流混在状態の再現することができ、さらには風の海面摩擦係数の変動におよぼす成分波および海流の影響を検討することができた、（３）観測塔で観測したデータの解析を行い、風の海面摩擦係数の変動の要因として風速・風向の長期的変動のみでなく瞬間的変動も影響しているという新しい知見が得られた。さらには船舶観測を行ううえで、船舶周りの風の流れについて数値シミュレーションを行った。
したがって、当初の計画通りおおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、小型大気乱流・波浪同時計測ブイを用いた観測回数を増やし、様々風速でのデータを取得し、解析を行う。また、風波水槽実験においては実験条件を増やし、風の海面摩擦係数の変動の影響について解析を行う。観測塔データにおいては、風速パラメータのみでなく、波浪パラメータも同時に解析を行い、風の海面摩擦係数の変動におよぼす波浪の影響について検討していく。さらには、船舶に超音波風速計を設置して観測することで様々な条件のデータを取得して解析を行う。
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