異常波浪の発生機構とその極値の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

海洋波はその発生域の風波のみではなく、他発生域から伝播して来たうねりと共存している場合が多い。このうねりの存在が風波の発達特性にどのような影響を及ばすかを調べた。風波と同一方向に伝播するうねりの場合には、風波を減衰させる効果があることが、Mitsuyasu(1966)やPhillips and Banner(1974)によって明らかにされているが、風波と逆向きに進むうねりの効果については全く研究が行われていないので、この場合について実験的研究を行った。その結果、風波に逆行して進むうねりは、風波を減衰させる効果を全く生じないで、うねりの波形勾配が増大するとむしろ風波のエネルギーを増大させる効果があることが見出された。この、うねりによる風波のエネルギー自体の増加量は、うねりがない場合に発生する風波のエネルギーの40%にも達する場合が見出された。これは、有義波の波高に換算すると20%の増加になる。今回の研究の結果、異常波浪の発生機構の一つとして、風域内を風と逆向きに伝播するうねりの存在があげられることが明らかになった。今回の研究のもう一つの成果は、実験水槽における暴風海面のシミュレーション技術に関するものである。普通、実験水槽に暴風海面を再現する方法としては、送風機で起こした風波を使用する方法と不規則波発生装置で海洋波に類似したスペクトル構造を有する風波を発生させ、それに風を加える方法とが代表的である。しかし、前者は波のスケールに限界があり後者は高価な造波機を使用する必要がある。今回の研究によると単純な造波機で波形勾配が大きく不安定な単一周期の波を起こしておいて、それに風を加えると波自体の不安定さらに砕波により、特定の周波数に集中していた単一周期の波のエネルギーが他の周波数領域に分配され、これと風で新たに発生した波とが重なって海洋波と同様な連続スペクトルを有する波に転化することが見出された。