沿岸域と外洋の物質交換に関する研究

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数値計算、現地観測、水理模型実験を用いて沿岸域の物質循環および外洋との海水交換に関する研究を行った。まず、数値実験を用いて東京湾の海水交換に関する検討を行った。夏季と冬季の鉛直循環流量およびその河川流入量との比について、流動モデルによる数値計算の結果と既往のボックスモデルによる輸送係数を比較し、両者の傾向が良く一致することを確認した。このことは、ボックスモデルの仮定の妥当性と、数値モデルによる海水交換の評価の妥当性を示していると言える。同じ数値モデルを用いて河川流入量の定常的な変化に対する鉛直循環流量の応答を調べた。また、イベント現象のひとつである台風通過時の数値シミュレーションを行い、特に台風が太平洋側を通過する際には海水交換が平常時の数倍になる可能性があることを示した。実際のイベント現象とそれによる物質輸送の実態を把握するために、東京湾横須賀沖において長期連続観測を行った。さらに、人為的な海域環境改変の一例として、超大型浮体構造物の設置によって流動場が変化したときの物質循環への影響について検討した。東京湾における海洋生態系モデルを構築し、季節平均場の再現および、現実の変動する境界条件下での時系列シミュレーションを行った。これらの結果と湾内の観測結果との比較によって数値モデルの妥当性検証を行った。また、潮流や密度流による物質輸送に関する知見を得るために内湾の水理模型実験を行った。さらに、フロントや構造物の近傍などでは通常の海洋モデルで用いられている静水圧近似では精度よく現象を再現できない可能性もあることから、Nested-gridを用いて局所的にはFull-3Dの流れ場を考慮できる計算モデルを構築した。