Estimation of high resolution ocean wind from soaring seabirds' flight

从翱翔的海鸟飞行中估计高分辨率海风

• 批准号: 16J09325
• 负责人: 米原 善成
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09325/
• 关键词: バイオロギング; オオミズナギドリ; 海洋観測; 海上風; GPS; ダイナミックソアリング; ミズナギドリ; アホウドリ

本研究では、「海鳥を利用した海上の風観測」を目的として、まず①海鳥の飛行データから海鳥が経験した風情報を推定する手法の確立を行った。続いて、②推定した風情報を用いて観測空白域を補間できる可能性を示した。最後に、③推定した風を用いて、海鳥が様々な風条件にどのように対応して飛行しているかを調べた。本研究では、2016年および2017年8~9月に、岩手県山田町船越大島で繁殖するオオミズナギドリを対象にGPSや加速度記録計を装着する実験を行った。GPSで得られた飛行速度と進行方向から、鳥が風に押されて速くなったり押し戻されて遅くなったりする現象を用いて、鳥が経験した風を推定した。推定した風情報は、気象衛星で得られた風情報とよく相関しており、5分間隔・2~3km間隔というこれまでにない細かい時空間スケールで得られた。この手法を用いて、岩手県に台風が接近したときに飛行していたオオミズナギドリから求めた海上風データを、気象研の研究者に提供し、鳥から推定した風を気象モデルに同化したところ、予測される風速場が変わることがわかった。これらのことから、海鳥が海洋観測の新たなプラットフォームとなる可能性が示された。推定した細かいスケールの風に応じてオオミズナギドリがどのように飛んでいたかを調べたところ、特に追い風時に、風速が強くなるほど羽ばたきが減少し飛行速度が上昇していた。羽ばたきと滑空を織り交ぜた非定常な飛行によって、最もエネルギー効率が良くなる飛行方法を数値計算によって求めた結果、野生のオオミズナギドリで見られた飛行特性とよく一致しており、向かい風でも追い風でも風速が強くなるとダイナミックソアリング（鉛直方向の風速勾配からエネルギーを得る飛行方法）を行い、効率よく飛行することが分かった。このような風に応じた飛行様式の解明は、鳥の飛行から風を推定する手法の精度の上昇につながると期待される。

, this study で は "を seabirds use し の た sea wind 観 test" を purpose と し て, ま ず (1) seabirds flying の デ ー タ か ら seabirds が 経 験 し た amorous feelings to presumption を す る gimmick の line established を っ た. 続 い て, (2) the presumption of し た amorous feelings at を with い て 観 を fill blank domain measurement between で き を る possibility in し た. Finally に presumption, (3) し た wind を with い て, seabirds が others 々 な wind conditions に ど の よ う に 応 seaborne し て flight し て い る か を adjustable べ た. This study で は, 2016 お よ び from August 2017 to September に, iwate 県 yamada town ship the big island で breeding す る オ オ ミ ズ ナ ギ ド リ を like に seaborne GPS や acceleration recorder を containing す る be 験 を line っ た. GPS で have ら れ た direction of flight speed と か ら, birds が wind に detain さ れ て speed く な っ た り detain し 戻 さ れ て 遅 く な っ た り す phenomenon of る を い て, birds が 経 験 し た wind を presumption し た. Amorous feelings of presumption し た は, 気 as satellite で ら れ た amorous feelings at と よ く phase masato し て お り, 5 points between 2 ~ 3 km intervals と い う こ れ ま で に な い fine か spatial ス い ケ ー ル で must ら れ た. こ の gimmick を with い て, iwate 県 に が typhoon near し た と き に flight し て い た オ オ ミ ズ ナ ギ ド リ か ら o め た sea wind デ ー タ を, 気 like research の researchers に し, birds か ら presumption し た wind を 気 like モ デ ル に assimilation し た と こ ろ, be さ れ る wind field が - わ る こ と が わ か っ た. こ れ ら の こ と か ら and seabirds が Marine 観 の new た な プ ラ ッ ト フ ォ ー ム と な が る possibility in さ れ た. Presumption し た fine か い ス ケ ー ル の wind に 応 じ て オ オ ミ ズ ナ ギ ド リ が ど の よ う に fly ん で い た か を adjustable べ た と こ ろ, に に when chasing い wind, strong winds が く な る ほ ど feather ば た き が reduce し speed rising が し て い た. Feather ば た き と slide empty を woven り pay ぜ た unsteady な flight に よ っ て, most も エ ネ ル ギ ー good working rate が く な る を flight method the numerical computing に よ っ て o め た results, wild の オ オ ミ ズ ナ ギ ド リ で see ら れ た flight characteristics と よ く consistent し て お り, to か い wind で も chase い wind で も strong winds が く な る と ダ イ ナ ミ ッ ク ソ ア リ ン グ (straight Hook with direction の wind speed か ら エ ネ ル ギ ー を る) line を い flight, sharper rate よ く flight す る こ と が points か っ た. こ の よ う な wind に 応 じ た flight others type の interpret は, flying birds の か ら wind を presumption す る technique rising の precision の に つ な が る と expect さ れ る.

项目成果

Impacts on local heavy rainfalls of surface winds measurement by seabirds

海鸟地面风速测量对局地强降雨的影响

• 发表时间: 2017
• 期刊: CAS/JSC WGNE Research Activities in Atmosphere and Oceanic Modelling
• 作者: Wada A.;Kunii M.;Yonehara Y.;Sato K.
• 通讯作者: Sato K.

Wind shear estimation based on dynamic soaring of seabirds

基于海鸟动态翱翔的风切变估计

• 发表时间: 2017
• 作者: Yonehara Y.;Goto Y.;Naruoka M.;Sato K.
• 通讯作者: Sato K.

Flight paths of seabirds soaring over the ocean surface enable measurement of fine-scale wind speed and direction

• DOI: 10.1073/pnas.1523853113
• 发表时间: 2016-07
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences
• 作者: Y. Yonehara;Yusuke Goto;K. Yoda;Y. Watanuki;Lindsay Young;H. Weimerskirch;C. Bost;Katsufumi Sato

Adjustment of flight pattern in response to wind of a seabird combining flapping and dynamic soaring

结合扑动和动力翱翔的海鸟随风调整飞行模式

• 发表时间: 2018
• 作者: Ayako SEIKI;Yu KOSAKA;and Satoru YOKOI;清木亜矢子・小坂優;Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato
• 通讯作者: Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato

滑空する海鳥を用いた海面付近の風速勾配の推定

利用滑翔海鸟估算近海面风速梯度

• 发表时间: 2016
• 作者: 米原善成;後藤佑介;成岡優;佐藤克文
• 通讯作者: 佐藤克文