2015 Fiscal Year Annual Research Report
沿岸域の不規則波浪に伴う長周期波の出現特性の解明とその標準方向スペクトルの提案
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26289166
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
橋本 典明 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90371749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤木 峻 国立研究開発法人港湾空港技術研究所, その他部局等, 研究員 (10735004)
川口 浩二 国立研究開発法人港湾空港技術研究所, その他部局等, その他 (50371753)
横田 雅紀 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60432861)
山城 賢 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70336014)
伴野 雅之 国立研究開発法人港湾空港技術研究所, その他部局等, その他 (80549204)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 海洋工学 / 海洋波 / 方向ｽﾍﾟｸﾄﾙ / 長周期波 / 波浪観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は，１）多層型超音波ドップラー式海象計のシステムの改修(10層観測)と長周期波の特性解明を目的とした方向スペクトルの現地観測，２）方向スペクトル解析に基づく長周期波の出現特性の解明と長周期波の標準方向スペクトルの提案，の2つの項目について実施および検討した．
１）では，国土交通省および東北地方整備局・中部地方整備局の協力を得て，太平洋側では八戸港と下田港，日本海側では秋田港を対象として多層型超音波ドップラー式海象計の陸上局のシステムに一部の改修を加えると共に大容量記憶装置を接続し，水位変動，水圧変動および10層(各層3成分)の水粒子速度の32成分を観測し，データを収録・蓄積した．また，八戸港，秋田港の波浪の出現特性に関する情報交換および情報収集を実施した．
２）では，上記の観測で得られた各波動量の時系列データから周波数スペクトルおよびクロススペクトルを推定し，それらのスペクトルを用いてベイズ法(BDM)，拡張最大エントロピー法(EMEP)および拡張最尤法(EMLM)により方向スペクトル解析を実施した．方向スペクトル解析に際しては，上記の３種類の解析法の現地観測データへの適用性を検討し，最も推定精度が高いベイズの数値計算法に改良を加えて安定性の向上を図った．また，それらの3種類の方向スペクトル解析法で推定された方向スペクトルを詳細に検討し，特に方向集中度パラメータの推定値の差異について検討した．さらに，スペクトルの自由波成分と拘束波成分を分離するために必要なバイ・スペクトル解析法の開発を行った．加えて，次年度に実施する波浪モデルによる方向スペクトルの再現精度に関する検討に向けて，波浪モデルで推定された方向スペクトルの方向集中度パラメータの特性の検討を実施し，現地観測データから得られた方向集中度パラメータの特性と比較し，次年度の研究に向けた準備を行った．
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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
交付申請書に記述した，１）多層型超音波ドップラー式海象計のシステムの改修(10層観測)と長周期波の特性解明を目的とした方向スペクトルの現地観測，２）方向スペクトル解析に基づく長周期波の出現特性の解明と長周期波の標準方向スペクトルの提案，の2つの項目について実施および検討した．
１）は，秋田港，八戸港，下田港の波浪観測システムの一部の改修を加えると共に大容量記憶装置を接続し，水位変動，水圧変動および10層(各層3成分)の水粒子速度の32成分を観測し，当初予定通りの観測を実施するとともに貴重な波浪観測データを測得した．
２）は概ね順調に達成できた．本研究では，これまで扱ったことが無い多量の観測データから得られる数百の積分方程式に基づいて高精度な方向スペクトルを推定することから，方向スペクトル解析法によっては，多重共線性，収束計算の不安定性等の問題が生じる可能性があったが，ベイズ法および最大エントロピー法ともほぼ安定した推定値が得られた．また，ベイズ法については，計算の安定性を向上させる改良を行い，有用な結果が得られたことから，これについては学術論文に投稿中である．なお，長周期波の出現特性の解明と標準方向スペクトルの提案については，非常に多様な結果が得られており，現在も継続して検討中である．次年度に定量化した研究成果を報告予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，平成26～27年度に検討した観測データ期間の気象擾乱を入力条件として，申請者らが開発･改良してきた第三世代波浪モデルを用いて波浪推算を実施する．そして，波浪推算値と波浪観測ﾃﾞｰﾀの解析値とを比較し，波浪モデルによる方向スペクトルの再現精度を検討する．
次に，長周期波に関する既往の標準方向スペクトルおよび本研究で検討した長周期波の方向スペクトルを用いて沿岸域の波浪変形計算を行い，入力条件の違いによる計算結果の差異を検討する．さらに、既往の現地調査結果等を再解析し，本研究で実施した波浪・長周期波に関する計算法の妥当性を検証するとともに波浪･長周期波に関する計算法の諸条件の設定法を検討し，平成26年度～28年度に得られた研究成果をとりまとめ，研究成果の公表を行う．
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| Causes of Carryover |
平成27年度に秋田，八戸，下田で高精度な方向スペクトル観測を実施した．今年度は，これら観測時に使用した機材等の撤収や，共同研究者との打合せ，研究成果等を広く海外にも公表するための海外出張旅費等が必要であり，これらの費用については平成27年度中の予算をある程度節約し，平成28年度に使用することとした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，データを収録・保存するための大容量記憶媒体の購入，現地調査旅費，共同研究者との打合せ旅費および学会発表旅費に配算する．
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