波浪観測データ解析における未解決問題の解法の提案とその適用性に関する研究

（１）【現地観測データの整理・解析】令和２年度に鹿島港で実施した２か月間の現地観測（海象計（ＤＷＭ），３つの水圧式波高計（ＰＷ）およびＤＷＭと同等の機能を有する３つの超音波ドップラー流速計（ＡＤＣＰ）を用いた観測）の時系列データを解析し，それらのデータの妥当性および整合性を検討した．（２）【海象計の新しい伝達関数を用いた方向スペクトルの推定精度の検討】現在のＤＷＭでは微小振幅波理論で導かれた伝達関数を利用して方向スペクトルを推定している．本研究では，令和2年度に観測データから伝達関数を推定可能な新しい方法を開発した．さらに様々な波浪条件に対して本方法を用いて伝達関数を推定し，その特性を評価した．そこで令和3年度には，それらの伝達関数を用いて様々な条件下の方向スペクトル解析を行い，本研究で提案した新しい方向スペクトル推定法の精度と安定性を評価した．その結果，本研究で開発した新しい伝達関数の推定法を利用して推定された方向スペクトルは，これまでの推定法で推定される方向スぺクトルよりも安定性に優れており，高い信頼性を有するものと確認された．（３）【水圧変動から水位変動を推定する方法の開発と観測データへの適用】水圧変動のバイスペクトルを用いて水圧変動から水位変動を推定可能な方法を検討した．その結果，本研究では水圧時系列データから水位変動を直接推定する方法ではなく，ニューラルネットワークを利用して，バイコヒーレンスから水面変動と水圧変動の関係を表す伝達関数を推定可能な方法を開発した．また，その伝達関数を用いて水圧変動のスペクトルから水面変動のスペクトルを推定可能な新しい方法を開発した．さらに本方法を現地観測データに適用し，本方法の推定精度と安定性を評価し，その妥当性を確認した．

（１）【現地観測データの整理・解析】令和２年度に鹿島港で実施した２か月間の現地観測（海象計（ＤＷＭ），３つの水圧式波高計（ＰＷ）およびＤＷＭと同等の機能を有する３つの超音波ドップラー流速計（ＡＤＣＰ）を用いた観測）の時系列データを解析し，それらのデータの妥当性および整合性を検討した．（２）【海象計の新しい伝達関数を用いた方向スペクトルの推定精度の検討】現在のＤＷＭでは微小振幅波理論で導かれた伝達関数を利用して方向スペクトルを推定している．本研究では，令和2年度に観測データから伝達関数を推定可能な新しい方法を開発した．さらに様々な波浪条件に対して本方法を用いて伝達関数を推定し，その特性を評価した．そこで令和3年度には，それらの伝達関数を用いて様々な条件下の方向スペクトル解析を行い，本研究で提案した新しい方向スペクトル推定法の精度と安定性を評価した．その結果，本研究で開発した新しい伝達関数の推定法を利用して推定された方向スペクトルは，これまでの推定法で推定される方向スぺクトルよりも安定性に優れており，高い信頼性を有するものと確認された．（３）【水圧変動から水位変動を推定する方法の開発と観測データへの適用】水圧変動のバイスペクトルを用いて水圧変動から水位変動を推定可能な方法を検討した．その結果，本研究では水圧時系列データから水位変動を直接推定する方法ではなく，ニューラルネットワークを利用して，バイコヒーレンスから水面変動と水圧変動の関係を表す伝達関数を推定可能な方法を開発した．また，その伝達関数を用いて水圧変動のスペクトルから水面変動のスペクトルを推定可能な新しい方法を開発した．さらに本方法を現地観測データに適用し，本方法の推定精度と安定性を評価し，その妥当性を確認した．