プロジェクトリーダー 石原 孟 東京大学教授
委託
株式会社大林組
・ライダー風況観測データ取得、解析
・防波堤上・陸上の風況観測データ取得、解析
・風況解析手法構築
（ライダー観測の検証・欠測補完）
・風況解析手法の検証
・他海域への適用性調査
大森建設株式会社
・風況観測浮体の開発
・風況観測浮体の施工・設置
・波浪データ、浮体動揺データの取得、解析
・風況観測浮体の維持管理・撤去
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出典 国土交通省 秋田港湾事務所HP
浮体設置
海域：能代港北防波堤内
実験海域
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風況観測浮体 防波堤
17.82m
18m 10.1m 22m 5.35m 22m 30m
約80m
1 .3 4m 45 m
支 柱
（φ140～360）
浮 体 ドップラーライダー
架 台 アンカー
アンカー 係留索
内港 外港
+6.00m +1.50m
テトラポッド 50t型
防波堤上の風観測タワー観測高度：海上40、45、50m ライダー観測
観測高度：40～250m以上 高度間隔5m程度
●浮体ライダー観測：動揺補正機能付きドップラーライダーを搭載
●タワー風況観測：ドップラーライダーの検証および欠測を補完
●ライダー観測検証および欠測補完のための風況解析手法の構築 洋上風況を安価かつ精度良く観測可能な風況観測システムを開発
開発フロー
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浮体と観測機器の配置
ドップラーライダー 外部ユニット
搭載機器
・ドップラーライダー（動揺補正機能付き）
・動揺計
・電源（燃料電池×４基）
・GPS（浮体位置モニタリング）
消費電力: 最大255W ライダー（80～180W）, ライダー以外（75W）
燃料電池: 330W (110*3) +冬季対応用110W
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観測および浮体の状況
観測期間中の浮体の移動範囲は 全観測期間通じ、ほぼ直径２０ｍ の円内に収まる
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観測時系列 2014年8月１１日
8度を超える動揺に対し、ライダー観測はタワー観測をよく追随
ライダー タワー10
分間平均値8/26
観測時系列の例 2014年10月3日
ライダー タワー 10分間平均値
風の急激な変化がある場合も、ライダー観測はタワー観測をよく追随 9/26
ライダー観測とタワー観測の比較
タワー ライダー
10分間平均風速（上段）・風向（下段）
相関係数0.99を越えるような 高い相関性が得られた。
風速に関するライダー・タワーの相関性
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風向別のライダー・タワー風速比較
タワー ライダー
風向はタワー 観測の風向
風向別にも浮体ライダーとタワー観測はよい相関を示している。
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風況解析システムの開発
風 速
●観測点の年間風況を予測する解析手法を構築
季節
冬季 夏季
・ライダー観測精度の検証（相互比較によるクロスチェック）
・ドップラーライダーの欠測の補完
・気象モデル解析（WRF）のパラメータ設定の最適化
パラメータ最適化には、風況観測タワー（防波堤・既設陸上）のデータを使用
風速の季節変化
ドップラーライダー観測 防波堤・既設タワー風況観測 気象解析(WRFデフォルト設定）
気象解析(WRFカスタマイズ後）
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気象モデルの最適化の検討
WRFを構成する様々な物理オプションのうち、洋上風況に対する影響が強いと考えられる 要素（大気境界層，雲微物理，データ同化，海面水温）に着目し、気象モデルを最適化
物理素過程・
入力データ 物理モデル
大気境界層過程
YSU/MYNN/MYJ
等 接地層過程Monin-Obukhov(MM5/Janjic)
等雲微物理過程
WSM 5 scheme (Grid1, 2) New Thompson et al. scheme
等(Grid3-4)
放射過程
RRTM (
長波)/Goddard shortwave (
短波)
地表面過程
Noah MP LSM
積雲過程Kain-Fritsch (Grid1, 2
のみ)
データ同化 ナッジングON/OFF(
適用Grid1,
境界層高さ以高）
海面水温
NCEP/JAMSTEC
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注記
【大気境界層過程】
YSU：Yonsei University model： 非ロー カルクロージャモデル、 渦粘性係数、
拡散係数を境界層高さにわたるプロ ファイル関数で与える。
MYNN：Mellor-Yamada-Niino-Nakanishi およびMYJ：Mellor-Yamada-Jangic：と もにローカルクロージャモデル、渦粘性 係数を局所的な風速勾配、大気安定度 の関数として与える。MYNNはMellor-Yamada レベル2.5のモデル定数をさら に最適化したもの。
【放射過程、地表面過程、積雲過程】
大気中の太陽放射、赤外放射の伝達、
地表面温度の予測（表層付近の浅い地 中も含む）、積雲による小規模熱対流に よる熱輸送等の物理過程のモデル化。
気象予測の分野ではここに示したモデ ル化は標準的なものとして扱われてい る。
※その他の注記はスライド22参照
風況解析計算領域①
領域2 領域3
領域4 領域1
水平解析領域概要
気象モデル
WRF (Version 3.5.1)
解析領域
2400kmx2400km
4段ネスティング 客観解析値
NCEP FNL再解析
解析対象期間1ケース2日間
最小時間刻み0.74
秒標高値
USGS GTOPO30(Grid1,2) +
国土地理院数値地図(Grid3,4)
土地利用情報USGS 25 Category(Grid1,2) +
国土数値情報
(Grid3,4)
解析条件
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風況解析の計算領域② 各領域の地形
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感度解析① 境界層のモデル化の比較 ：鉛直分布
・YSU，MYJの風況観測値への追随性が高い。
・境界層モデルの選択が示す感度が最も高いた め、年間の風況予測を通じて評価することとした。
日平均風速鉛直分布
2014/08/29
時間(h)
YSU：
ノンローカルスキームMYJ:
ローカルスキームMYNN:
ローカルスキームTOWER：鉄塔観測値
LIDAR:
ライダー観測値水平風速の日平均値の鉛直分布 WRF解析条件：ナッジング無
海抜(m)
解析初期時刻(8/28)からの3時間ごとの鉛直プロファイルの変化
海抜(m)