音波伝搬時間を利用した高精度沿岸流速モニタリングシステムの構築

利用声波传播时间构建高精度岸流监测系统

• 批准号: 22K04563
• 负责人: 谷口 直和
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04563/
• 关键词: 潮流場再現; 水中音響; データ同化; 沿岸海洋; 潮汐・潮流; 潮流分布予測; 瀬戸内海; 沿岸海洋モデル

本研究は、音波送受信実験・伝搬時間計測データから得られる経路平均流速を数値海洋モデルにデータ同化させた、高精度沿岸流速分布の準リアルタイムモニタリングシステムの構築を目的とし、瀬戸内海の約100平方キロメートル程度までの比較的小領域の湾や灘へ適用できるシステムの構築を目指している。2022年度は、音波経路平均流速に適したデータ同化法の検討と音波送受信・伝搬時間計測装置の製作に取り組んだ。データ同化法の検討に関して、本研究で実証実験実施予定場所である三原瀬戸海域の潮汐・潮流を対象とした数値流動モデルを構築し、過去の音波送受信実験データに代表的なデータ同化法の一つであるアンサンブルカルマンフィルタを用いたデータ同化実験を行った。アンサンブルメンバ数や共分散局所化・共分散膨張といったアンサンブルカルマンフィルタに関するパラメータを変えた数値実験を行い、本研究の対象である比較的小領域の潮流を対象とする場合は共分散局所化は必ずしも必要でないこと、また対象海域の再現には100アンサンブルメンバ程度でよいといった知見を得た。再現した潮流場の流速変動を超音波ドップラー流速計で計測した流速データと比較することで、対象海域にある大久野島の下流の後流構造を含む流れ場の構造を概ね再現できていることを示した。しかし、相対誤差としては30%程度であり目標としている相対誤差10%は達成できていない。音波送受信装置の製作に関しては、世界的な半導体不足のために使用予定であった半導体が入手困難であり、また、以前に試作した際に使用した部品の中にもCOVID-19の影響で製作が困難であるものもあった。そのため、新しく入手性のよい別材料や部品を検討し、送受信回路試作器の設計を行った。

This study aims to provide guidance for the construction of a small area of the bay beach suitable for comparison of the average velocity of the channel obtained from the measurement of the acoustic transmission and reception time, the numerical value of the ocean channel, the assimilation of the ocean channel, and the accurate distribution of the coastal velocity distribution with high accuracy. 2022 - 2023 - 20 - 23 - 24 23 24 23 2 This study proves that the data assimilation method is applicable to the construction of tidal current image and numerical flow image in the sea area with fixed location, and the data assimilation method is applicable to the transmission and reception of sound waves in the past. In this study, the trend of the small field of comparison was studied. In this case, the trend of the small field of comparison was studied. The velocity variation of tidal current measured by ultrasonic velocity meter is compared with that of downstream current structure of Okuno Island. For example, if the error is less than 30%, the error is less than 10%. The world's semiconductor shortage has caused difficulties in the manufacture of sound wave transmission and reception devices due to the impact of COVID-19. New materials and components are discussed, and the design of signal receiving circuit tester is carried out.