沿岸域の強風による水塊輸送と越波機構の解明

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本研究は沿岸域の強風によって鉛直壁の越波現象が強まるメカニズムに迫るものである。2021年度の数値モデルによる検討では、高風速時の砕波の挙動が捉えきれず、越波流量の再現性に課題を残した。既往研究では、風の作用によって砕波形態が変化するという報告があるものの、流速分布に注目した議論が不足している。そこで、2022年度は、水理実験を通して、特に越波の素過程となる砕波や打ち上げ水塊について、PIV解析を用いて流速分布に注目した検討を行うことを目的とした。2022年度前期は新潟大学と共同研究を行い、新潟大学工学部の所有する風洞水槽にて、越波実験およびPIV解析を行った。無風状態と比較すると、有風時の越波流量は概して増加することが明らかになり、入射波の波形勾配に対する増加の程度の傾向を捉えることができた。PIV解析では、風が砕波形態・砕波位置を変化させることがわかり、越波水塊が風によって輸送されることが明らかになった。これらの事実は、一連の現象の本質が、風による水塊の質量輸送にあると示唆している。これは2021年度の数値モデルによる検討で得た考察と一致している。また、鉛直壁で反射された波と入射波が形成する部分重複波の頂部が風でちぎられて陸域に輸送される様子を観察した。これは、ある程度の大きさをもつ水塊が構造物を従来の越波現象とは別のメカニズムで陸域に到達する可能性を示唆している。この研究の着想の基礎となった2019年台風15号による福浦海岸の越波・浸水被害では、海岸線から離れたところに水塊が飛来した痕跡が見られた。構造物あるいは部分重複波として打ち上がった水塊が風で輸送されたと考えれば、この痕跡を説明できる。