3.6ｍの高波が襲来
波による質量輸送と海浜流系の発達 風波の発生(深海域) 波の浅水変形と砕波波浪について（初級編）
離岸流の発生（浅海域) 水粒子の軌道（スト－クスドリフト） 沿岸流 離岸流（1）波
浅海域の波浪変形の研究 浅海息で波の砕ける割合1. 海岸保全に関して
（A）季節風時・台風時の波と流れによる地形変化（侵食） （B）漁港・港湾・海岸保全構造物による波・流れ・地形変化 （C）砂丘保全に関する研究離岸流の予測(数値計算・実測) （CEM) 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 - 0 .5 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .5 W .L .= T .P .+ 0 .0 T ra .2 6 T ra .2 8 T ra .2 6 T ra .2 8 有義 波高（ m ） 離 岸 距 離 （ m ） 入 射 有 義 波 高 4 ｍ 平 均 水 位 側 線 2 6 平 均 水 位 側 線 2 8 有 義 波 高 分 布 側 線 2 6 有 義 波 高 分 布 側 線 2 8
海洋波動入門
・身近な海の波はなぜ発生するのか？
・一波毎に個性の違う波の特性をどのように
定義するのか？
・波の下での水（粒子）の動きはどうなるの
か？
・波の速さや波長をどのように計算するのか？
波の速さや波長をどのように計算するのか
・天気予報の波の高さは何を示すのか？
風神が風を吹くと波が発生する 航跡波・・船舶の航行によって生じる波その他の波・・・ボア・波状跳水（有名なのはアマゾン・セ－ヌ・ チェンタン江など）、表面張力波、etc.
本日のポイント
波浪；風波とうねりの違い
波の定義； 波高・周期・波長
波の計算； 波長・波速
目視観測波高と有義波（高）
波動現象；砕波・屈折・回折
沿岸波浪デ タ収集
現地観測 ＨＰ
沿岸波浪デ－タ収集；現地観測・ＨＰ
波の発生と予測：ＳＭＢ法（来週の講義）
（天気予報で毎日波の高さを確認すること）
風が吹いている波の発生域； 波高・周期・方向（波向）が不規則 （多方向不規則波・・方向スペクトル） f f E a n f f f δ δ ) ( 2 1 2 =∑
+風波・・風域内で発達中の波 うねり・・風域を抜けて長時間伝播した波
L
h
gT
L
π
π
2
tanh
2
2=
海で一般に観測される波浪；
波浪：風波とうねりを総称したもの
風波：海面において主要なエネルギーを持つ波で、
風によって発達した波であり、周期は最大で
も10秒～15秒。なお、通常は数秒程度の周期
うねり：風波が海域を出て進行する場合で、周期が
長く、波形勾配が小さく、また波形は丸みを帯
びている。周期は最大で約20秒。なお、通常
は10秒前後が多い。
サーフビート：発生要因は様々である。約30秒から300
秒程度の周期を持つ比較的ゆっくりした水面変
動。波群性の波に起因することも多い
深海域： 周波数分散（周期の小さい波と大きい波が分離する。 周期の大きい波が長距離を伝播する。周期の小さい波は、周 期の大きい波にエネルギ－を分配する。） 浅海域 海底地形と波の相互作用（波の運動が海底地形のT
L
C
L
h
gT
L
/
2
tanh
2
2=
=
π
π
浅海域： 海底地形と波の相互作用（波の運動が海底地形の 効果を受け始める） 1.波長の半分で浅水変形・屈折が生じ始める 2.波高と同じ程度の水深で砕波が生じ始める)
(
/
/
2
2
2 2gh
sqrt
T
L
C
L
h
gT
L
h
gT
L
=
=
=
=
π
π
波の屈折・・・波はいつも汀線に平行になる？
2種類の速度；
位相速度 ・・・波の形が伝播する速度
（楕円軌道運動・楕円軌道流速）。 海の流れには平均流速と瞬間流速（楕円軌道流速）の２種類がある。卵・稚魚・仔魚の輸 送、拡散、定着などには両方の流速が重要である。 例えば、瞬間的な水粒子の運動速 度は速くても、観測時間内（２０分間）の平均を取る平均流速は小さいことがある。 下の流速記録はそれぞれ海底面（水深約２３ｍ）における、大型台風時の東方成分流速と 北方成分流速を示している。瞬間的な速さは±５ノット（±2.5ｍ/ｓ）を超える場合があるの に、本観測記録では２０分間平均流速は0.1ｍ/ｓにしかならない。（波の峰が通るときには 波の進行方向に、波の谷が通るときには波の進行方向と反対に動く（速度が出る）） 微小振幅波理論 流体力学における連続の方程式であるラプラス方程式 は、ある仮定および境界条件のもとで解くことができる。すなわ ち、波の振幅が微小であること、海水が完全流体（非圧縮・非粘 性）であることなどの仮定、および、水底・水面における力学的・ 運動学的境界条件から速度ポテンシャルφ(x, z, t) を求めると、 となる。Hは波高、ω は角周波数(=2π/T)、kは波数(=2π/L) で ある。cosh については双曲線関数を参照。 ・速度ポテンシャルを微分すると速度が求められ、この式から、 海水の水粒子は楕円軌道を描いて運動しており、深海波では 円軌道に近くなることがわかる。 ・速度ポテンシャルを微分すると速度が出る
統計波解析（波の代表的な波高と周期？） •ゼロクロス法に基づいて、一つ一つの波の波高と周期を求める •それぞれの波を波高の大きい順に並べ替え 波高と周期の組みは維持それぞれの波を波高の大きい順に並べ替え。波高と周期の組みは維持 •波高順デ－タの一番最初つまり波高の最も高い波を最大波（Hmax, Tmax） •波高順デ－タのうち、全データ個数の1/10だけ１番目から採用し、その平均 の波高と周期を求め、1/10最大波と定義(H1/10, T1/10) •波高順デ－タのうち、全データ個数の1/3だけ１番目から採用し、その平均 の波高と周期を求め、有義波あるいは1/3最大波と定義(Hsig, Tsig, H1/3, T1/3)。（これが目視観測波高に近い）。天気予報で目にするのはこの波高（た だし、数値予報値）。 •波高順デ－タのうち、全データ個数の1/1だけ１番目から採用し、つまり、全 部のデ－タを採用し、その平均の波高と周期を平均波と定義(Hmean, Tmean) 波浪観測・解析
データの取得法 一般に0.5秒間隔で水位データ(ｐおよびη)，岸沖流速(ｕ)， 沿岸流速(ｖ)のデータサンプリングを行い、正時をはさむ20分 間の観測１回で１成分につき2400個のデータが得られる(図２-２参照)。これを２時間毎に行い、この２時間に１回の計測を１ Burstと定義する。 観測機器は 例えば 自記式の電磁流速計(２方向成分)お 観測機器は、例えば、自記式の電磁流速計(２方向成分)お よび水圧式波高計として多機能型海象観測装置(DL-２型)と WAVE HUNTERなどがある。測定項目は、波高・周期（水圧セン サ－及び超音波式センサ－併用）、水平方向2成分流速、水位 （潮汐）、水温である。 8 0 8 . 5 9 . 0 9 . 5 1 0 . 0 1 0 . 5 1 1 . 0 1 1 . 5 平均水位 （ｍ ） 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 7 . 0 7 . 5 8 . 0 観 測 日 数 （ ｍ ） 江 口 浜 （ Ｈ 1 9 .4 / 9 ～ 4 / 2 6 ） 水 圧 式 （ ｍ ） 超 音 波 式 （ ｍ ） 4/9 4/11 4/13 4/15 4/17 4/19 4/21 4/23 4/25 4/27 0 1 2 3 4 有義波高 （H1/3) 有義波周期（T1/3) 日 付 波 高 ( m ) 0 5 10 周 期 (s e c.) 4/9 4/11 4/13 4/15 4/17 4/19 4/21 4/23 4/25 4/27 0 1 2 3 4 有義波高 （H1/3) 波 向 日 付 波 高 ( m ) 0 90 180 270 360 NW SW SE NE N E S N W 波 向 (de g.) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 流 速 流 向 流 速 ( m /s ) 90 180 270 360 NW SW SE NE E S N W 流 向 (d eg .) 4/9 4/11 4/13 4/15 4/17 4/19 4/21 4/23 4/25 4/27 0.0 日 付 0N 平均流速と流れの向き（流れの向きは、流れていく方向。風 向や波向きの定義とは違う）
問題 1. 海の波には、うねりと風波がある。うねりと風波の特性 （定義）を説明せよ 2. 波の屈折とはどのような現象か説明せよ 3. 有義波とはどのような波か説明せよ 4. 観測した波の波高と周期を以下の表に示す。最大波、有 義波、平均波の波高と周期をそれぞれ求めよ。 波の番号 波高 周期 ① 秒 ① 2.5ｍ 8秒 ② 3.0ｍ 9秒 ③ 1.0ｍ 10秒 ④ 1.5ｍ 7秒 ⑤ 2.0ｍ 8秒 ⑥ 0.5ｍ 6秒 ⑦ 1.0ｍ 10秒 ⑧ 3.5ｍ 12秒 ⑨ 2.0ｍ 10秒
