| 研究課題/領域番号 |
63840011
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
気象・海洋・陸水学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鳥羽 良明 東北大学, 理学部, 教授 (50025277)
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| 研究分担者 |
岡田 弘三 日本気象協会中央本部研究所, 研究員
江淵 直人 東北大学, 理学部, 助手 (10203655)
花輪 公雄 東北大学, 理学部, 助教授 (40142921)
川村 宏 東北大学, 理学部, 助教授 (40169769)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1990
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| キーワード | 海上風 / 海洋波浪 / 風波 / 摩擦係数 / 粗度パラメタ / 波浪ブイ / エネルギ-・スペクトル / 3 / 2乗則 |
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| 研究概要 |
海洋波浪の単純な計測から、海面上の風の摩擦速度(u_*)および10m高度の風速(U_<10>)と風向を評価する新しい手法を開発することが目的である。波浪デ-タからu_*を求めるには、ア)スペクトルのー4乗領域を用いる、イ)有義波高・周期により3/2乗則を用いる、ウ)風波部分のエネルギ-とピ-ク角周波数σ_pを用いる、という3つのル-トが考えられるが、うねりを含む複雑なスペクトルの場合を含めて、最適なアルゴリズムを確立することと、u_*からU_<10>を求めるために粗度パラメ-タz_0の適正な公式を確立することが必要である。まず予備的研究によって、(1)上記アの方法でu_*を評価することは有望であること、(2)イの方法は、風波がうねりを含まないときか、風速がおよそ12m/s以上、有義波周期がおよそ4s以上のときにのみ有効であること、(3)風の海面応力は、風速のほかに風波の状況にも大いに依存することがわかった。このため、全ての問題に、風の海面摩擦係数Cd、または、粗度定数z_0の、風波の状態のパラメ-タを含む適切な公式を作ることが最優先テ-マであることがわかった。以下に報告する主要な成果は、すべてこのCdまたはz_0の風波依存性の問題についてである。
1。風向があまり変化せず、風速が多少変動する状況下で風波がほぼ定状的に発達しつつある場合、無次元の粗度パラメ-タ(gz_0/u_*^2、gは重力加速度)を波令の関数として表すと、z_0は平均的にはTobaーKoga(1986)が提唱したz_0公式(z_0σ/u_*=0.015)で表されるが、数分から1時間程度の風の変動によって、この図上で、この公式と直角な方向に大きく変動する。(日本海洋学会誌に投稿)
2。うねりを含むいろいろな場合を含めて、全体としてz_0を表現する公式は、gz_0/u_*^2=0.020(σ_pu_*/g)^<-0.5>で表される。(一部米国海洋物理誌(JPO)、一部日本海洋学会誌に発表印刷)
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