離 岸 流 観 測 へ のXバ Use of X-Band
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(2) 92. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). 表‑1 離岸流観測実験 の概要. 図‑3. 図‑2. GPSフ. (a)フ. ロ ー トの 軌 跡 と速 度(13:00観. 測). ロ ー トの軌 跡 と 速 度(15:30観. 測). ロ ー ト実 験 海 域 の 地 形. (2) フ ロー トの軌 跡 と離 岸 流 の速 さ フ ロ ー トを 回 収 後,記 録 され た位 置 デ ー タ よ り得 られ た 軌 跡 の うち 代 表 的 な もの を 図‑3(a),(b)に で 用 い たGPS装 置 は3秒 毎 にGPS衛 試 み,測. 定 誤 差 は最 大10m程. 示 す .実 験. 星 か ら の信 号 受 信 を. 度 で あ る.投 入 さ れ た フ. ロー トは,全 般 的 に は 入 射 波 の 下 手(南 方 ,銚 子 漁 港 方 向)に 移 動 し た.13:00の 近,15:30実. 実 験 で は 沿 岸 位 置x=180m付. 験 で はx=200m付. 近 に て フ ロ ー トが100m. 図‑3. (b)フ. 図‑4. フ ロ ー トの 離 岸 距 離 ・離 岸 速 度 と 潮 位. 程 度 沖 方 向 に流 さ れ て お り,汀 線 付 近 か ら離 岸 流 が 発 達 して い た こ とが 確 認 さ れ た.離 岸 流 に よ り沖 に流 さ れ た フ ロ ー トは 沖 合 で 移 動 方 向 を変 え,向 岸 流 に乗 り岸 方 向 に移 動 した.そ. の後,岸. に 近 づ き,沿 岸 流 に よ っ て南 方. に流 さ れ る もの,離 岸 流 で 再 度 沖 合 に流 され る も の が そ れ ぞ れ あ った.以 上 は,離 岸 流 周 辺 に セ ル 状 の 循 環 的 な 流 れ が 発 生 して い た こ と を 示 唆 す る. GPS装 置 に記 録 され た位 置 デ ー タ と記 録 時 間 か ら フ ロー トの 移 動 速 度 を算 定 した.3秒. 毎 の位 置 デ ー タ か ら移 動. 速 度 を 求 め る と大 き く ば らつ きが 生 じ た た め,6秒 12秒 毎 に移 動 速 度 を算 定 し た.フ 沿 岸 方 向 に 移 動 す る 時 に は0.3m/s程 で0.5m/s程. から. ロ ー トの 移 動 速 度 は 度,離. 岸 す る区間. 度 で あ っ た.. 離 岸 流 の 発 達 の程 度 を,フ. ロ ー トの 最 大 離 岸 距 離,フ. ロ ー トの離 岸 時 の 平 均 速 度 で 評 価 し,潮 位 変 化 と の 関 係.
(3) 離岸 流観 測へ のXバ ン ドレー ダ利 用 に関す る検 討. 図‑6. 図‑5. (a)フ. 93. 航 空 写 真(2007年4月12日15時. 頃). ロ ー ト軌 跡 と 平 均 画 像 の 対 応(13:00). 図‑7. 平均 画像 の比較(2007年4月12日15時). 上:平 均化 した航空 写真 下:レ ーダ平均 画像 リ ップ チ ャ ネ ル か ら沖 合 に か け て,砕 波 帯 を超 え る岸 沖 方 向 に 伸 び る筋 状 の パ タ ー ンが 捉 え られ て い る こ とが 図 よ り読 み 取 れ る.こ の よ うな筋 状 パ タ ー ンの リッ プ チ ャ ネ ル 地 形 と類 似 す る低 輝 度 領 域 か らの 発 生 は,他 の 多 数 の平 均 画 像 に お い て も頻 繁 に 見 られ た. 以 上 のGPSフ. ロー トに よ る観 測 実 験 の 結 果 か ら,リ. ッ. プ チ ャ ネ ル近 傍 に 離 岸 流 が あ る こ と,こ の離 岸 流 の沖 合 図‑5. (b)フ. ロ ー ト軌 跡 と平 均 画 像 の対 応(15:00). を 調 べ た(図‑4).実. 領 域 の 平 均 画 像 中 に筋 状 パ ター ンの 発 生 が あ る こ と を確. 験 回 数 が 十 分 に 多 い と は言 え な い. 認 した.こ. のパ タ ー ンは離 岸 流 が 観 測 さ れ た位 置 か ら沖. も の の,潮 位 が 上 昇 す るに したが って フ ロ ー トの最 大 離. 合 に 伸 びて い た こ とか ら,レ ー ダ平 均 画 像 中 に 現 れ る筋. 岸 距 離,離. 状 パ タ ー ンは離 岸 流 に起 因 して い る も の と考 え られ る.. 岸 流 速 が 小 さ くな る傾 向 が み られ る.こ の 実. 験 結 果 は,西. ら(2004)が 報 告 して い る離 岸 流 は 潮 位 が. 低 い 時 に発 達 しやす い とい う観 測 結 果 と整 合 す る.. 航 空 写 真(可 視 光 の 反 射)と レ ー ダ平 均 画 像(レ ー ダ エ. (3) フ ロ ー トの 軌 跡 と平 均 画 像 GPSフ. ロ ー トの 軌 跡 と同 期 観 測 したXバ ン ド レー ダ平. 均 画 像 を重 ね て示 した(図‑5(a),(b)).各. 4. 航 空 写 真 と レ ー ダ 平 均 画 像 の 比 較. 図 の上 部 が 全. コ ー)を 比 較 し,レ ー ダ の イ メ ー ジ ン グ メ カ ニ ズ ム に つ い て 検 討 した.2007年4月12日15時. 頃 に撮 影 さ れ た 波 崎. 体 の平 均 画 像,離 岸 流 の 観 測 実 験 域 の 範 囲 を示 し,下 部. 桟 橋 の航 空 写 真4枚(図‑6)を,桟. は実 験 を行 っ た海 域 を 拡 大 して 示 した もの で あ る.図‑2. に 用 い,単 写 真 標 定 に よ りオ ル ソ化 した.そ の 後,こ. 中 のx=160m付. らを 平 均 化 して 航 空 写 真 か ら平 均 画 像 を作 成 した.. 近 の リ ップ チ ャネ ル 地 形 は,レ. ー ダ平. 均 画 像 中 で 輝 度 が低 い 領 域 と して捉 え られ て い る.こ れ. 橋 や周辺施設 を基準点 れ. 図‑7の 上 部 に航 空 写 真 よ り作 成 さ れ た 平 均 画 像(可 視. は,リ ップ チ ャ ネル は周 囲 よ り深 く波 が小 さ いた め,レ ー. 画 像),下. ダ エ コ ーが 小 さ くな る こ とが 考 え られ る.ま た,フ. 示 す.両 画 像 中 の 桟 橋 周 辺 の 高 輝 度 位 置,す な わ ち,水. ロー. トが平 均 画 像 の 明 暗 部 の 境 界 に沿 って 離 岸 して い る こ と,. 部 に レー ダ平 均 画 像(2007年4月12日15時)を. 際 位 置 の分 布 形 状 ・砕 波 帯 内 の 分 布 は よ く一 致 して い た..
(4) 94. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). レ ー ダ平 均 画 像 上 で 輝 度 が 高 い領 域 は,砕 波 や 泡 立 ち が. 速 度 の 沿 岸 分 布 と同 時 間 帯 の レー ダ平 均 画 像 を 比 較 した. 多 く見 られ る領 域 で あ り,輝 度 が 低 い部 分 は リ ップ チ ャ. (図‑8).図. ネ ル 地 形 な ど水 深 が 大 き く,砕 波 が 見 られ な い領 域 で あ る こ とを 確 認 した.. 中 の沿 岸 方 向 の破 線 内 が 検 査 区 間 を 示 す.. 離 岸 流 が 観 測 さ れ た位 置(x=200m)付. 近 で は,周 囲. と比 較 して 波 の伝 播 速 度 は大 き く低 下 して い た.伝 播 速. この こ とか ら,パ タ ー ンの発 生 して い る位 置 で は,砕. 度 の 低 下 量 は 最 大0.5m/s程. 度 と 見 積 も られ,こ. 波 や泡 立 ち に よ り レー ダ エ コー が 強 くな りや す い 状 態 で. GPSフ. あ る こ とが 推 察 さ れ る.離 岸 流 が砕 波 帯 を抜 け た リ ップ. あ る.同 様 に,リ. ヘ ッ ド部 で 砕 波 や泡 立 ち を引 き起 こ して い る と考 え て い. で も波 の伝 播 速 度 に大 きな 変 動 が 見 られ た.. る.. れは. ロ ー トの 離 岸 時 の 平 均 速 度 と 同 程 度 の 大 き さ で ップ チ ャ ネル の 沖 合(x=700,1000m). (3) 波 の 伝 播 速 度 の 時 間 変 化 レ ー ダ画 像 中 にパ タ ー ンの 発 生 が 連 続 的 に み ら れ た. 5. 波 の 伝 播 速 度 の 解 析. 2008年3月15日. か ら20日 の デ ー タ を用 い,潮 位 ηの 変 化. (1) 解 析 の 概 要. に伴 う波 の伝 播 速 度 の 変 化 を 求 め,こ. 離 岸 流 が発 生 して い る 領 域 で は,波 浪 の 伝 播 速 度 が 周. の信 頼 性 を確 認 した.. 辺 よ り遅 くな って い る と考 え られ る.2秒. 毎 に記録 され. た エ コ ー画 像 に 映 る波 峰 の移 動 状 況 を調 べ,波 度 を 推 定 し,そ の 沿 岸 分 布,時. の伝 播 速. 間 変 化 か ら離 岸 流 の発 生. 状 況 を 推 測 す る.. 先 に説 明 し た方 法 で,沿 お け る伝 播 速 度 を 求 め,こ 伝 播 速 度Cを. 求 め た.次. こで 提 案 す る手 法. 岸2.2kmの. 範 囲 の各位 置 に. れ らを 沿 岸 平 均 した 沿 岸 平 均 に,対. 象 期 間 中 の 潮 位 の24時. 間 移 動 平 均 値 η0,沿 岸 平 均 伝 播 速 度 の24時 間移 動 平 均. 波 の 岸 沖 方 向伝 播 速 度 は次 の 手 順 で 求 め た.岸 沖 方 向 の検 査 区 間(岸 沖 距 離:約100m)を. 設 定 し,区 間 両 端. に お け る エ コ ー変 動(記 録 長120秒)の. 時間遅 れ を相関. 解 析 に よ り求 め,検 査 区 間 の距 離 と通 過 時 間 か ら平 均 の. 値C0を. 求 め た.C0は. 検 査 区 間 の平 均 水 深 に η0を足 し. た全 水 深 よ り求 め た長 波 の 波 速 と ほ ぼ 同 じ大 きさ で あ っ た. 沿 岸 平 均 伝 播 速 度 の 変 動 成 分C‑C0を. 求 め,長. 波の. 岸 沖 方 向伝 播 速 度 を推 定 した.検 査 区 間 は平 均 画像 中 に. 波 速 を用 い これ の 大 き さ を 水 深 に換 算 評 価 し,潮 位 の 変. パ タ ー ンが 形 成 さ れ る 砕 波 帯 沖 側 の岸 沖 範 囲 に設 定 し た.. 動 成 分 η‑η0と 比 較 し た(図‑9).潮. 位 の 上 昇 ・下 降 に. こ の解 析 を,離 岸 流 観 測 実 験 を 実 施 した2007年7月31. 伴 い 平 均 的 な 波 速 が 増 加 ・減 少 す る こ とが 捉 え られ て い. 日,お よ び平 均 画 像 中 に筋 状 パ タ ー ンが 連 続 して現 れ た. る.推 定 した伝 播 速 度 の変 動 成 分 は潮 位 変 化 に相 当 して. 2008年3月15日. の前 後 数 日間 の そ れ ぞ れ に記 録 され た エ. コー 画 像 を用 い て 行 っ た.. お り,銚 子 漁 港 で 観 測 さ れ た 潮 位 変 動 と の ず れ の 平 均 は 7cmで. あ っ た.解 析 を 行 っ た期 間 は 波 高 が1m以. 上あ. (2) 波 の 伝 播 速 度 の沿 岸 分 布. り,レ ー ダ エ コ ー 画 像 に波 浪 が 明 瞭 に捉 え られ て い た.. 離 岸 流 が 波 の伝 播 に与 え る影 響 を 調 べ る た め,離 岸 流. そ の た め,相 関 解 析 が 良 好 に な さ れ,推 定 精 度 が 十 分 な. 観 測 実 験 時 に記 録 され た エ コー 画 像 か ら,各 沿 岸 位 置 で の波 の 岸 沖 方 向 の伝 播 速 度 を求 め た.得. られ た 波 の 伝 播. も の と な っ た と考 え られ る. 上 記 の 期 間 の レー ダ平 均 画 像 中 に認 め られ た リップ チ ャ. 上:2007年7月31日13時 ・波高:1 .1m ・ 潮 位:0 .24m(D.L.) 離 岸 流 や リップ チャネル の 沖 合,筋 状 パ. ターンが見られる沿岸位置(枠内)では波 の伝播速度分布に大きな変動がみられる 矢印. 筋 状 パターン,リ ップチ ャネ ル 地形. 白抜 矢印. GPSフ ロー トで離 岸 流 が 観 測 され. 破線. が見られる位置を示す た位置 波の岸沖方向の伝播速度の推定 に用いた検査 区間. 下:2007年7月31日15時 ・波高:0 .86m ・潮位:0 .89m(D.L.) 地 形に 変 化 がみ られ ないが,筋 パ ター ン や砕 波 状 況 は 変化 している.離 岸 流 や リッ プチ ャネル 沖 合 では,な お波 の 伝 播 分 布 に変 化 が み られ る. 図‑8. 波 の伝 播 速 度 の 沿 岸 分 布 と平 均 画 像 中 の パ タ ー ンの 関 係(上:13:00下:15:00).
(5) 95. 離岸 流観 測 へのXバ ン ドレー ダ利 用 に関 す る検討. 6. 結. び. Xバ ン ド レー ダ観 測 と同 期 してGPSフ 離 岸 流 観 測 実 験 を 行 い,離 度 の 沿 岸 流,0.5m/s程. ロ ー トを 用 い た. 岸 流 セ ル を 捉 え,0.3m/s程. 度 の 離 岸 流 を 観 測 した.離 岸 流 は. 潮 位 が 低 い 時 に発 達 して お り,離 岸 流 の 観 測 さ れ た 位 置 と重 な る位 置 に お い て は,レ ー ダ平 均 画 像 中 に筋 状 パ タ ー ンの 発 生 が み られ た.筋 図‑9. 潮 位 変 化 に 伴 う波 の伝 播 速 度(潮 示,2008年3月15日. 位 変 動 に換 算 して 表. 〜20日). 状 パ タ ー ンの 発 生 条 件 は,離 岸. 流 の 発 達 条 件 と一 致 す る こ と(山 川 ・武 若,2007)を か め て お り,こ. こで の 結 果 と合 わ せ,レ. 確. ー ダ画 像 中 の パ. タ ー ンが 離 岸 流 を 捉 え た もの で あ る こ と を確 認 した. パ タ ー ンの イ メ ー ジ ン グ メ カ ニ ズ ム の 理 解 の た め,航 空 写 真 を平 均 化 して レー ダ平 均 画 像 と比 較 した結 果,レ. ー. ダ画 像 の高 輝 度 部 は砕 波 や 泡 立 ち な ど,視 覚 的 に も輝 度 の高 い 部 分 に 対 応 して お り,離 岸 流 が も た らす 砕 波 や 泡 立 ち に よ る レー ダ エ コ ー を 根 因 と して 筋 状 パ タ ー ンが 形 成 され る こ とが 推 察 で きた. 2秒 毎 に記 録 さ れ る レー ダ エ コ ー 画 像 で 観 測 され る波 峰 の 移 動 の 様 子 か ら波 の 伝 播 速 度 を推 算 し,波 速 の 差 か ら離 岸 流 の 速 さ を 推 定 す る こ とを 試 み た.波 の 伝 播 速 度 の推 移 は 潮 位 と整 合 性 が あ り,離 岸 流 や リ ップ チ ャ ネ ル 図‑10. 波 の伝播 速度 変化 を調 べ る領域. の 観 測 さ れ た沿 岸 位 置 で 波 が 遅 くな って い た こ と か ら, 波 の 伝 播 速 度 の解 析 よ り離 岸 流 の 速 さ の 見 積 も りが 可 能 で あ る と判 断 した.ま. た,リ. ップ チ ャ ネ ル地 形 付 近 の 領. 域 で は,潮 位 が 低 い時 に 周 囲 よ り波 の 伝 播 速 度 が 遅 くな りや す い こ とが 確 認 で きた. こ の解 析 を よ り発 展 さ せ,波. の伝播 速度 の沿岸分 布 を. 長 期 に わ た り観 測 す る こ とで,離 岸 位 置 や 気 象 条 件,海 え て い る.こ 図‑11. 潮位 と波 の伝播 速度 差(領 域A‑B間)の. 変化. れ に 向 け て,よ. り多 様 な 海 象 条 件 下 で 行 っ. た 離 岸 流 観 測 と レ ー ダ観 測 の比 較,一 ム 化,波. ネ ル地 形 ・筋 状 パ タ ー ンが あ る領 域 をA,隣. 岸 流 の 発 生 しや す い沿. 象 条 件 な ど を 明 ら か に で き る と考. 接 す る領 域. 連 の解 析 の シ ス テ. 高 と波 向 を反 映 させ た 信 頼 性 の 高 い 波 浪 伝 播 速. 度 の 解 析 手 法 の検 討 な どが 必 要 で あ る.. をBと して 検 査 区 間 に設 定 し,波 の伝 播 速 度 の 時 間 変 化 を調 べ た(図‑10).領. 域Aの 位 置 す る同 図 のx=1000m. 謝 辞:本. 研 究 の 実 施 に あ た り,(独)港. 湾 空港 技 術研 究. 付 近 に は複 数 の リ ップ チ ャネ ル 地 形(矢 印 で示 した位 置). 所 漂 砂 研 究 室 に は デ ー タの 提 供 な ど で 多 くの 協 力 を い た. が 見 られ る.こ の 位 置 で 離 岸 流 が 発 生 す れ ば,領. だ き ま した.こ. 域Aの. 波 の伝 播 速 度 は 周 囲 よ り小 さ くな る と考 え られ る.そ で,領. 域Aと 領 域Bの 波 の 伝 播 速 度 の 差 を 求 め,そ. 移 と潮 位 の 関 係 を調 べ た(図‑11).速. こ. の推. 度差 が負 の時間帯. は,領 域Aを 通 過 す る波 が 領 域Bよ り遅 い こ とを 表 す. や や不 鮮 明 で は あ るが,潮. 位 が 低 い 時 間 帯 に領 域Aに お. け る波 の 伝 播 が 遅 くな る関 係 が あ る.こ れ は,領 域A付 近 に離 岸 流 が 発 生 し,そ の 強 度 は潮 位 が 低 い 時 に 増 す こ と を示 唆 して い る.. こ に記 して 謝 意 を 申 し上 げ ま す.. 参. 考. 文. 献. 武 若 聡 ・Hasan, G. M. Jahid (2006): 荒 天 時 の屈 折 波 浪 場 の 解 析, 海 岸工 学 論文 集, 第53巻, pp.141‑145. 西 隆 一郎 ・山 口博 ・岩 淵 洋 ・木 村 信 介 ・村 井弥 亮 ・徳 永 企世 志 ・古賀 幸 夫 (2004): 宮崎 県青 島海岸 で の離 岸 流観 測, 海 岸 工学 論文 集, 第51巻, pp.151‑155. 山川 泰 司 ・武 若聡 (2007): Xバ ン ドレー ダを用 いた離 岸 流探 知 に 関 す る検 討, 海 岸 工 学 論 文 集, 第54巻, pp.1436‑ 1440..
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