次世代海洋波浪予測モデルの基礎的仮定に対する数値的検討

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現在各国で次世代の海洋波浪予測モデルの構築が精力的に進められているが、それらのすべての理論的根拠となっているのがHasselmannにより解析的に導出された、異なる振動数成分波間の非線形エネルギー輸送に対するモデルである。本研究の目的は、水面波動運動を支配する基礎方程式に基づいた数値シミュレーションによって、このHasselmannモデルに含まれるさまざまな仮定の正当性を検証する事であった。上記目的を達成する上で最も重要なステップは、ある一つの波動場(波形及び表面における速度ポテンシャル)が与えられた時、その波動場の瞬間的な時間変化率を、水面波動の基礎方程式に則って正確に計算する数値コードを開発することであった。さまざまな考案の末、我々はその優れたパフォーマンスからWestらによって開発された「高次スペクトル法」に基づき、このような数値コードの構築に成功した。このコードは波動場を構成する各Fourier成分の時間変化率を、厳密な値との誤差10^<-17>以下という極めて高精度で求めることができる。Hasselmann理論によると一様波動場の非線形エネルギー輸送は、低次項がキャンセルするために振幅の6乗程度という非常に微少な量となるが、我々のコードはそれを検出するに十分な精度を有するものと確信している。上記数値コードの開発に時間を費やし、Hasselmann理論との比較検討に足るような結果を得るまでには残念ながら未だ至っていない。しかしながら現在までに得られている小規模な試験計算の結果からは、波動場のエネルギーレベルに応じてHasselmannモデルからの定性的なずれが存在するらしき可能性も見うけられ、今後のより本格的な計算の結果に大いに期待している次第である。