2017 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 (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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タスク1 風洞可視化実験から，毛管波の重畳と重力波のクレストへの集中が顕著な渦生成を誘発し，大気境界層と同等の運動量境界層の形成を通して運動量，エネルギーを深い位置まで輸送する．フェッチの増大と共に，吹送流による波-流れ相互作用は重力波前面を先行して伝播する毛管波を減衰させ，渦供給の減少，運動量境界層の減衰を引き起こし，吹送流が主体となるせん断流が流れ場を支配する．砕波過程において生じるエアチューブの軸方向分裂に関して，回転数，封入水体積率に応じて変化するエアチューブの分裂現象を発見し，パラメータ化を通して，その分裂メカニズムを明らかにした．エアチューブの分裂形態の特徴はFroude数で与えられ，軸方向に一様な水層が気体セルへの分裂の開始は限界Froude数及び限界Weber数で決定できる．
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するプリミティブに解析可能な拡散界面モデルを開発し，飛沫の着水過程における表面更新メカニズムを明らかにした．
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行った．フェッチ制限のある海域における砕波に伴う白波生成過程と海面表層の海水温変化，飛沫，気泡生成に関するエアレーションの効果について分析し，砕波被覆率と海面温度分布との関係，海洋性エアロゾルのフェッチ依存性，そして台風イベントを通した熱収支におけるこれらの寄与を明らかにした．
タスク4 波面上の乱流境界層流れを数値的に解き，海面抵抗が波面上に形成される渦構造に強く影響を受け，従来のパラメタリゼーションでは実際に生じている海面抵抗を記述しない可能性を明らかにした．また波浪形状だけでなく波浪表面流速も海面抵抗の変動に大きく係ることが明らかになった．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Over 5,000 Years of Ensemble Future Climate Simulations by 60-km Global and 20-km Regional Atmospheric Models2017
Author(s)
Mizuta R,Murata A,Ishii M,Shiogama H,Hibino K,Mori N,Arakawa O,Imada Y,Yoshida K,Aoyagi T,Kawase H,Mori M,Okada Y,Shimura T,Nagatomo T,Ikeda M,Endo H,Nosaka M,Arai M、Takahashi C,Tanaka K,Takemi T,Tachikawa Y,Temur K,Kamae Y,Watanabe M,Sasaki H,Kitoh A,Takayabu I,Nakakita E,Kimoto M
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Journal Title
The Bulletin of the American Meteorological Society
Volume: 98
Pages: 1383～1398
DOI
Peer Reviewed
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