Revealing the strategy of dynamic soaring based on fine-scale flight data of albatrosses

基于信天翁精细飞行数据揭示动态翱翔策略

• 批准号: 19K21065
• 负责人: 米原 善成
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21065/
• 关键词: ダイナミックソアリング; アホウドリ; 最適制御; 飛行ログ; 海鳥; バイオロギング; 飛行制御; 海上風

本研究では、アホウドリ類を対象として、ダイナミックソアリングと呼ばれる省エネルギーの滑空飛行法のメカニズムの解明を目標とした。ダイナミックソアリングとは、海上の風速勾配を利用して、羽ばたくことなく持続的に滑空飛行する飛行様式である。実際にダイナミックソアリングを行うアホウドリ類の飛行データを得るために、野外調査を実施した。2019年1月～4月にかけて、亜南極域クロゼ島で繁殖する世界最大の飛ぶ鳥であるワタリアホウドリに、3軸加速度、3軸角速度、GPS（位置と速度）、気圧を高解像度で記録できる装置を合計20台装着し、回収した。得られたデータから、状態空間モデルを用いて、アホウドリの3次元的な飛行経路や姿勢の変化を計算した。実データと比較するために、理論的なダイナミックソアリングによる飛行方法を数値計算によって求めた。滑空する鳥をグライダーに近似し、運動方程式に基づいた最適制御問題を解くことで、与えられた風速勾配のもとで理論的に最もエネルギー効率の良い飛び方を求めた。実際の海上では波や突風などによって時々刻々と風環境が変わると考えられる。風速勾配の形状を変化させると、それに応じて理論的に最適な飛行経路、姿勢の変化なども変わることがわかった。次年度は、アホウドリの3次元的な飛行経路や姿勢を飛行モデルと比較することで、エネルギー獲得メカニズムや異なる風環境に応じたアホウドリのダイナミックソアリングによる飛行戦略を研究する計画だったが、初年度で中断した。

这项研究旨在阐明可节省能源滑行飞行方法的机制，称为信天翁动态飞升。动态飙升是一种飞行方式，其中风速梯度可用于连续滑行而无需拍打。进行了一项户外调查，以获取自动柜的飞行数据，这些数据是实际执行动态太阳的。从2019年1月到2019年4月，全球最大的飞鸟CottageBatross总共安装了20台单元，该单元在亚抗污染岛上繁殖，总共有20个设备，能够在高分辨率下录制3轴加速，3轴角度速度，GPS（GPS和大气压）的3轴角度速度，GPS（GPS和大气压）。从获得的数据中，使用状态空间模型计算了信天翁的飞行路径和态度的三维变化。为了将其与实际数据进行比较，通过数值计算计算理论动态太阳飞行方法。通过将滑翔鸟近似于滑翔机并根据运动方程解决最佳控制问题，我们发现理论上最有效的节能方法可以在给定的风速梯度下飞行。在实际海洋中，人们认为风环境不时随风和风的阵风而变化。发现改变风速梯度的形状在理论上改变了最佳的飞行路径和态度相应地改变。明年，该计划是根据能源采集机制和不同的风能环境的动态阳极群来研究飞行策略，通过比较信天翁的三维飞行路径和态度与飞行模型，但这在第一年被暂停。

项目成果

Adjustment of flight pattern in response to wind of a seabird combining flapping and dynamic soaring

结合扑动和动力翱翔的海鸟随风调整飞行模式

• 发表时间: 2018
• 作者: Ayako SEIKI;Yu KOSAKA;and Satoru YOKOI;清木亜矢子・小坂優;Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato
• 通讯作者: Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato