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

• 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

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.

Comparison of high wind speed conditions and wind-wave interface conditions; evaluation of carbon exchange coefficient; and evaluation of wind tunnel and water tank operation. The concentration of diacidified carbon on the gas side was determined by non-dispersive infrared ray analysis (NDIR), and the concentration of diacidified carbon on the water side was determined by a combination of a gas liquid balancer and NDIR. In the wind tunnel, the volume of diacidified carbon is set to be different from that of diacidified carbon at the interface, and the exchange coefficient of diacidified carbon at the water side is evaluated. In this study, the correct product is found, and the exchange coefficient of carbon dioxide at the wind-wave interface is 3 times larger than that at the wind-wave interface. This is the reason why the total carbon acid value is too small to be evaluated. This year, Fukuoka Prefecture Tsuyasaki impact measurement system, the sea surface white wave coverage to quantify the field measurement. White wave coverage is calculated by defining the area of the white wave domain when the unit area of the sea area exists, and calculating the occupancy of the luminance pixel when the unit area of the sea area exists. The time series of white wave coverage is obtained at the interval of 1sec for image processing. As a result, the white wave coverage rate changes when the wind speed changes, and the high correlation between the wind speed and the white wave coverage is confirmed. The average wind speed is 6m/s. The white wave coverage is rapidly decreasing. The measurement results show that the white wave coverage depends on the wind speed and the sea surface condition. The white wave coverage is evaluated by the exchange coefficient at the interface of the wave and the accompanying wave.

项目成果

津守博通, 古寺大悟, 杉原裕司: "風波パラメータを用いたガス交換係数の実験式"海岸工学論文集. 49. 86-90 (2002)

Hiromichi Tsumori、Daigo Furudera、Yuji Sugihara：“使用风和波浪参数的气体交换系数的经验公式”海岸工程杂志 49. 86-90 (2002)。

Y.Sugihara et al.: "The structure of turbulent boundary layer beneath wind waves"CD Proc. 3rd Int. Sympo. on Environmental Hydraulics. 1-6 (2001)

Y.Sugihara 等：“风波下湍流边界层的结构”CD Proc。