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2023 年度 実施状況報告書

大規模データセットに基づく未解明な海浜応答プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K04285
研究機関国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

研究代表者

伴野 雅之  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (80549204)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード漂砂 / 地形変化 / ディープラーニング / LiDAR / 海面上昇 / 潮汐 / 海浜モニタリング / 海水浸透
研究実績の概要

本研究は,波の遡上域(汀線付近:陸と海の境界)の海浜地形変化プロセスに主眼をあて,短期から長期に至る様々な地形変化プロセスのメカニズム解明とその重要性の提示を目的としている。
2023年度においては,短期的な地形変化として,潮汐の上げ潮と下げ潮が前浜地形変化に及ぼす影響を現地調査により検討した。具体的には,低コストなモニタリング手法としてグリーンレーザー距離計による定点の地盤高変動を1秒~10秒間間隔で1ヶ月間取得した。水面で反射したデータなどのノイズを除去した上で1分ごとの地盤高の時系列データとして整理し,1回の潮汐(上げ潮と下げ潮)の間に生じる地形変化を解析した。その結果,波の遡上域において,上げ潮時に海水が砂面に浸透することで生じる堆積過程が見られた後,満潮時よりも前に侵食に転じ,その後の下げ潮時において再び堆積過程が見られた。このような地形変動は従来知られていなかったものであり,超高頻度な地形観測を行った本研究で初めて明らかにされたものである。この地形変化がどのようなプロセスで生じているのかについては,今後十分な検討を続ける必要がある。また,LiDARによる観測体制を充実させ,多点でのデータの取得も行う予定である。
また,長期的な地形変化として,海面上昇に対する地形応答をディープニューラルネットワークを用いた地形変化モデルによって検討した。具体的には,長期海浜地形モニタリングデータによって波浪や海面の変動に対する地形の変化ネットワークを学習させ,擬似的な海面上昇を入力値として与えた数値実験によって海面上昇によって生じうる地形変化を予測した。この解析については,まだ過去の地形変化の再現性も不十分であることから,引き続き検討を行う予定である。

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

高頻度な海浜地形モニタリングにおいて,潮汐変動に対する新たな地形変化現象の発見に繋がり,想定以上の成果が得られた。一方で,それらの物理プロセスの理解は十分ではなく,さらなる現地データの取得によって明らかにしていく必要がある。海面上昇に対する海浜地形応答についても,精度の向上が課題であり,今後さらなるモデルの改善を行う必要がある。

今後の研究の推進方策

LiDARにより空間的な地形変化を捉える準備を進め,潮汐変動に対して海浜地形が各高さでどのような変化を示すかを評価する予定である。これにより,数点の地盤高の観測では難しかった地形変化の要因を推定することができると考えられる。ディープニューラルネットワークについては,入力データの見直しやモデル構造の修正などによって予測精度の向上を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

現地調査にかかる費用が想定よりも少額で実施できた。そのため,未使用額は追加の現地調査の実施と研究成果の公表に充当する予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 波打ち帯における土壌水分量と微地形変化に関する現地予備調査2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 崇之, 藤野 天馬, 林 知希, 伴野 雅之
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 79 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-17080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電波式流速計による沿岸流連続観測の試み2023

    • 著者名/発表者名
      桑田 拓真, 武若 聡, 伴野 雅之
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 79 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-17189

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 長期観測データを用いた気候変動による海浜地形変化予測2023

    • 著者名/発表者名
      伴野雅之
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 37 ページ: 384~391

    • DOI

      10.3811/jjmf.2023.T014

  • [学会発表] ディープラーニングによってBruun則に関する新たな洞察を得る2023

    • 著者名/発表者名
      伴野雅之・栗山善昭
    • 学会等名
      海岸工学講演会

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公開日: 2024-12-25  

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