白波砕波による大気―海洋間のガス交換促進機構の解明

阐明通过破碎白浪促进大气与海洋之间气体交换的机制

基本信息

批准号：
13750497
负责人：
杉原裕司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750497/
关键词：
ガス交換白波風波砕波乱流表面更新再曝気

项目摘要

比較的高風速条件の風波砕波界面における二酸化炭素交換係数を評価するための風洞水槽実験を行った.気流側の二酸化炭素濃度は非分散赤外線ガス分析(NDIR)を用いて測定し,水側の二酸化炭素濃度は疎水性多孔質膜を用いた気液平衡器とNDIRを組み合わせた計測器により測定した.風洞内に設定された検査体積を出入りする二酸化炭素の収支から界面での二酸化炭素フラックスを算定し,水側の二酸化炭素交換係数を評価した.本研究における正確な見積もりから,風波砕波界面での二酸化炭素交換係数が従来の値より3倍程度大きくなることが示された.これは,従来の研究では全炭酸値を用いて交換係数を評価しているため,その値を過小評価していることに起因すると思われる.さらに本年度は,福岡県津屋崎沖観測ステーションにおいて,海面の白波被覆率を定量化するための現地観測を行った.白波被覆率は,海域の単位面積当たりに存在する白波領域の面積と定義し,ビデオ撮影で得られたデジタル海面画像において特定のしきい値を超える輝度画素の占有率から算定された.このような画像処理を1sec程度のサンプリング間隔で行い,白波被覆率の時系列データを取得した.その結果,風速変動とともに白波被覆率が変動し,両者の間に高い相関があることが確認された.また,平均風速が6m/sより小さくなると白波被覆率が急激に減少することが明らかになった.観測結果から,白波被覆率は風速に依存する海面状況を精度良く定量化できることがわかった.従って,白波被覆率は砕波を伴う風波界面のガス交換係数を評価する上で有効な特性量であると考えられる.

我们进行了一个风洞罐实验，以评估在相对高的风速条件下，在风波破裂界面处的二氧化碳交换系数。使用非分散的红外气体分析（NDIR）测量二氧化碳在气流侧的浓度，并使用疏水性多孔膜和使用气体均衡器组合使用Hyprophibrator使用Hyprophoprane brombrolane embrolane combrolane combrolane complotic formbrane来测量水面上二氧化碳的浓度。界面处的二氧化碳通量是根据二氧化碳进入并将测试量放在风洞中的测试量计算的，并评估了水侧的二氧化碳交换系数。这项研究中的准确估计表明，在风波破裂界面处的二氧化碳交换系数比常规值大三倍。这被认为是由于以下事实，即在先前的研究中使用总碳酸值评估了交换系数。此外，今年，我们将观察站乘坐福冈县的Tsuyazaki。另一方面，进行了现场观测，以量化海面的白波覆盖率。白波覆盖范围定义为海面积单位区域的白波区域的面积，并根据亮度像素的占用率超过了通过视频拍摄获得的数字海面图像中特定阈值的占用。以约1秒的抽样间隔进行了这种图像处理，并获得了白波覆盖的时间序列数据。结果，已经确认白波覆盖范围随风速波动而变化，两者之间存在很高的相关性。还发现，当平均风速小于6 m/s时，白波覆盖范围会突然降低。从观察结果中，发现白波覆盖范围可以准确量化取决于风速的海面状况。因此，认为白波覆盖范围是用断裂波在风波界面上评估气体交换系数的有效特征。