2018 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01284
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
鈴木 直弥 近畿大学, 理工学部, 准教授 (40422985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 風の海面摩擦係数 / 大気・海洋間運動量輸送 / 海面応力 / 波浪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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値は大きく変動している。本研究の目的は、風波水槽およびブイ観測の両手法によって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。平成30年度は、（１）小型の大気乱流・波浪同時計測ブイの構築、（２）風波水槽での風波と成分波混在状態の再現、（３）タワー観測データの解析に着手した。成果は以下の通りである。
（１）小型の大気乱流・波浪同時計測ブイの構築：開発した小型の大気乱流計測ブイを改良し、GPS波浪計測システムを装備して、小型の大気乱流・波浪同時計測ブイを構築した。そして、東京大学所有の平塚沖総合実験タワー付近での観測準備を行った。
（２）風波水槽での風波と成分波混在状態の再現：風波水槽に設置されている造波装置により成分波を生成し、風波と成分波混在状態を再現するこに成功した。さらに3種の周波数の成分波および低・中・高風速において、風の海面摩擦係数におよぼす成分波の影響を解析した結果、低・中風速では成分波が混在すると風の海面摩擦係数が増加し、高風速では風の海面摩擦係数に変化は見られないことがわかった。
（３）タワー観測データの解析：平塚沖総合実験タワーの超音波風速計データを用いて風の海面摩擦係数の変動について解析を行った結果、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、風速変動だけでなく風向変動も風の海面摩擦係数に影響をおよぼしていることが新たに判明した。また、平塚沖総合実験タワー周りの風の流れについて風洞実験および数値シミュレーションにより、タワーの影響も示した。
数種の全球規模風速データセットの精度比較を行うことで、風の海面摩擦係数の信頼性の高いモデル化の構築の必要性を示した。
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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30年度研究計画の通り、（１）小型の大気乱流・波浪同時計測ブイの構築ができ、（２）風波水槽での風波と成分波混在状態の再現し、風の海面摩擦係数におよぼす成分波の影響を検討し、（３）タワー観測データの解析を行い、風の海面摩擦係数におよぼす風速変動の影響することができた。また、風速変動のみでなく風向変動も影響しているという新しい知見も得られた。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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| Strategy for Future Research Activity |
順調に研究が進展しており、さらには、新しい知見も得られたので、今後は、（１）構築した小型の大気乱流・波浪同時計測ブイを用いて観測を行う。（２）風波水槽において風波と成分波混在パターンを増やし風の海面摩擦係数の変動について詳細に調べる。また、周波数スペクトルによる成分波がおよぼす風波への影響も調べる。さらには風速変動の実験準備を行う。（３）タワー観測データの解析も引き続きおこなう。その際、新たに得られた知見である風向変動についても解析を行う。
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