2016 Fiscal Year Annual Research Report
暴風下に発達する大気-海洋気液混合層内の海面抵抗と熱輸送の変調
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15H04043
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 靖憲 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20292055)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猿渡 亜由未 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00563876)
山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959)
大塚 淳一 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員(移行) (50540556)
森 信人 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90371476)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水工水理学 / 海岸工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，暴風下の海面抵抗リダクションの問題に対して，台風下の海洋の応答と砕波による気液二相化及び海面を挟む気液境界層の乱流による崩壊に伴う抵抗及び熱輸送の変調を風洞水槽実験，数値実験を通した微視スケールから領域スケールに至る複合スケールのパラメタリゼーションを進めるものである．平成28年度に行ったタスクに対して以下の成果を得た．
タスク1 新たに購入した可視化風洞水槽において，風波の発達過程における風速，水面変動及び流速分布の変化を計測し，非平衡下の大気―海洋間の運動量輸送過程を調査した．水面近傍に発達するせん断層だけでなく，マイクロ砕波に起因する渦混合が海中への運動量輸送に大きく係ることが明らかになった．巻き波砕波による気泡生成の主因となるエアチューブの崩壊過程を水平回転円筒中の水面形状可視化実験によって模擬し，エアチューブの側方分裂が回転流体の不安定性から生じることを明らかにした．これらの研究成果は国内専門誌に投稿中である．さらに砕波気泡からの二酸化炭素の輸送濃度をLIF可視化実験によって定量化し，その成果は土木学会論文集にて出版された．
タスク2 熱力学的非平衡界面に対して気体液体の自由エネルギー，表面エネルギーを拡散界面中の状態量によって近似し蒸発，凝結過程だけでなく，複雑に作用する界面不安定を経た飛沫，気泡生成と分裂に伴う運動量変化を従来のバルク物性値を使うことなくプリミティブに解析可能な拡散界面モデルのプロトタイプを開発した．
タスク3 砕波分布，白波被覆率，そして砕波に伴う熱輸送のパラメタリゼーションを目指し，他の気象，海象現象と共に海表面の可視並びに赤外線画像の集中観測を白浜海象観測塔において行った．ノイズ除去技術，白波抽出技術の開発を行い，観測結果の評価手法が確立された．砕波飛沫のサイズ分布と風速の関係が明らかになり，その成果は国内専門誌にて出版されている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は予定されていた全てタスクについて順調に進展した．成果の一部は，国際ジャーナル，国内の専門誌に投稿され，出版されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り研究は遂行されており，障害となる問題も発生していない．本年度においても，計画通りタスク1～3を進めていく予定である．
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[Journal Article] 大気エアロゾルの海上現地観測2016
Author(s)
猿渡 亜由未, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 大塚 淳一, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 二宮 順一
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Journal Title
土木学会論文集Ａ２（応用力学）
Volume: 72
Pages: 537-547
Peer Reviewed
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