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論文

Development of regional downscaling capability in STEAMER ocean prediction system based on multi-nested ROMS model

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(8), p.752 - 763, 2019/08

STEAMERにROMSによるダウンスケーリングシステムを導入し、海況場及び原子力施設から放出された放射性物質の濃度分布の詳細な予報値が計算可能となるシステムを構築した。構築したシステムを用いて2016年1月寒冷期の福島県沖のサブメソスケール現象及び潮汐が流動構造、濃度分布に与える影響を評価した。その結果、解析領域での寒冷期の濃度分散、三次元的な物質混合にはサブメソスケール現象による寄与が大きいことが示唆された。潮汐は水平の混合を抑制する一方で鉛直混合を強化し、結果として潮汐非考慮では見られなかった放出口近傍沿岸に張り付いた濃度分布を形成していた。潮汐による寄与はサブメソスケール現象に比べて小さいが、濃度希釈過程に影響を及ぼすことが示唆された。

論文

Influences of the Kuroshio on interisland remote connectivity of corals across the Nansei Archipelago in the East China Sea

内山 雄介*; 小谷 瑳千花*; 鹿島 基彦*; 上平 雄基; 御手洗 哲司*

Journal of Geophysical Research; Oceans (Internet), 123(12), p.9245 - 9265, 2018/12

本研究では、琉球諸島周辺を対象とした3次元流動再解析値及び、サンゴの卵と浮遊幼生を想定したLagrange粒子追跡計算を行い、漂流ブイや衛星観測データとの比較を行った。また、琉球諸島におけるコネクティビティを定量化するともに、特に黒潮の影響を受けて長距離移動する粒子の分散過程に着目した解析を実施した。その結果、シミュレーション結果は観測結果を良好に再現していた。また、放出された粒子の大部分は放出された海域に留まるが、黒潮によって1000km以上輸送される粒子も多数見られた。特に八重山諸島北部から放出された粒子は黒潮にトラップされやすく、北東方向へ長距離移動するのに対し、八重山諸島南部から放出された粒子は東向き流速の影響を受けて黒潮にトラップされにくくなり、南から東方向へ輸送されることが示唆された。

論文

ラグランジュ粒子追跡による沖縄本島周辺海域における海洋生態系ネットワーク構造の高解像度数値解析

内山 雄介*; 宮川 翼*; 小谷 瑳千花*; 上平 雄基; 小谷 瑳千花*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 74(2), p.I_1291 - I_1296, 2018/11

領域海洋モデルROMSによる水平解像度250mの3次元流動再解析値を用いてサンゴの卵と浮遊幼生を想定したラグランジュ粒子追跡計算を行い、沖縄本島周辺海域における近距離コネクティビティの形成過程に関する数値解析を行なった。その結果、放流された粒子は沖合数km程度の海域を浮遊し、黒潮や琉球海流の影響に伴う本島周りの東西海岸への北東向き分岐流にその大局的な輸送が支配されることが示唆された。

論文

Submesoscale mixing on initial dilution of radionuclides released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

上平 雄基; 内山 雄介*; 川村 英之; 小林 卓也; 古野 朗子

Journal of Geophysical Research; Oceans (Internet), 123(4), p.2808 - 2828, 2018/04

本研究では、ダウンスケーリングによる沿岸域の高解像度モデルを導入した高度な海洋拡散予測システムを用いて、福島第一原子力発電所事故に適用し、水平スケールが数キロメートルのサブメソスケールの海象に伴う$$^{137}$$Csの海洋中移行過程を解析した。その結果、事故直後に福島県沖で発達していたサブメソスケール渦に伴う鉛直循環流によって$$^{137}$$Csが中深層に活発に輸送されていた。また、これらのサブメソスケール渦はシア不安定と傾圧不安定との相乗的な効果によって強化されていた可能性がスペクトル解析から示された。

論文

台風201326号出水に伴う新田川起源懸濁態放射性核種の沿岸域でのインベントリ解析

内山 雄介*; 東 晃平*; 小谷 瑳千花*; 岩崎 理樹*; 津旨 大輔*; 上平 雄基; 清水 康行*; 恩田 裕一*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 73(2), p.I_685 - I_690, 2017/10

福島新田川流域には原子力発電所事故直後に大量の放射性セシウム137($$^{137}$$Cs)が大気経由で沈着し、高濃度の懸濁態$$^{137}$$Csとして河道に集積したのち、出水毎に間欠的に海域へ供給され、沿岸域の底質環境に影響を与え続けている。本研究では、4段ネストJCOPE2-ROMS海洋モデル、波浪推算モデルSWAN、河川土砂流出モデルiRIC-Nays2DH、混合粒径土砂3次元海洋輸送モデル、放射性核種吸着モデルを連成させた超高解像度広域での土砂およびそれらに吸着した懸濁態$$^{137}$$Csの海洋移流分散モデリングを行い、台風201326号出水イベントに伴う新田川起源土砂の河口・沿岸域における輸送、再懸濁、堆積、浸食過程の時空間特性を評価した。その結果、台風通過直後に新田川から海域へ流入した懸濁態$$^{137}$$Csの総量の約45.3%は河口1km圏内に堆積していた。さらに、浅海域における沿岸漂砂の輸送には南方向への偏りがみられた。以上の結果は現地調査結果とも整合的であった。

論文

琉球諸島周辺海域における生態系ネットワーク形成に対する黒潮の影響について

小谷 瑳千花*; 内山 雄介*; 鹿島 基彦*; 上平 雄基; 御手洗 哲司*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 73(2), p.I_1315 - I_1320, 2017/10

本研究では、琉球諸島周辺を対象とした3次元流動再解析値を用いてサンゴの卵と浮遊幼生を想定したLagrange粒子追跡計算を行い、漂流ブイ観測との比較を行った。また、琉球諸島におけるコネクティビティを定量化するともに、特に黒潮の影響を受けて長距離移動する粒子の分散過程に着目した解析を実施した。シミュレーション結果は漂流ブイ観測結果を良好に再現していた。また、石西礁湖北部から放出される粒子は黒潮にトラップされやすく、北東方向へ長距離移動するのに対し、石西礁湖南部では東向き流速の影響を受けると黒潮にトラップされにくくなり、南から東方向へ輸送されることがわかった。黒潮によって北東方向へ輸送された粒子は、黒潮と沖縄本島間に発生するメソスケール渦に伴う黒潮反流によって黒潮を離脱し、沖縄本島へ接近することが示唆された。

論文

Eddy-induced transport of the Kuroshio warm water around the Ryukyu Islands in the East China Sea

上平 雄基; 内山 雄介*; 御手洗 哲司*

Continental Shelf Research, 143, p.206 - 218, 2017/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:13.38(Oceanography)

沖縄本島を含む琉球諸島周辺海域を対象とした2段ネストJCOPE2-ROMSダウンスケーリング海洋モデルを用いて、本海域特有のサブメソスケール(SMS)乱流の発達とそれに伴う3次元的な物質混合過程を評価するべく、季節変動成分を除去した渦成分に対してeddy heat flux (EHF)解析を行った。EHFに対してHelmholtz分解を適用することで、EHFを黒潮流軸成分と直交成分とに分解し、その3次元構造について検討した、その結果、本海域では、傾圧不安定と地形性シアの相乗的な効果により、黒潮流軸に対して東シナ海側では低気圧性のSMS渦が表層および水深500m程度の中層に発達すること、反対に沖縄本島側では混合層周辺に高気圧性のSMS渦が発生すること、およびその両者によって黒潮横断方向の渦熱輸送が3次元的に促進されていることを見出した。

論文

福島県沖海域を対象とした海洋拡散予測システムの開発と検証

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 72(2), p.I_451 - I_456, 2016/11

福島第一原子力発電所事故を教訓として、緊急時に放射性核種の海洋拡散を予測するシステムの必要性が高まっている。日本原子力研究開発機構(JAEA)では海洋拡散予測システムの開発を行ってきたが、本研究ではダウンスケーリングによる沿岸域の高解像度モデルを導入することで、システムを高度化することを目的とした。さらに、本システムを福島第一原子力発電所事故に適用することで、これまで再現することが困難であった水平スケールが数キロメートルのサブメソスケールの海象に伴う$$^{137}$$Csの海洋中移行過程を解析し、システムの検証を行った。その結果、シミュレーションによる流速場は人工衛星で観測された時空間変動をよく捉えつつ、高解像度化に伴うフロントや渦の強化を表現できていること、及び、沿岸域、中深層での$$^{137}$$Cs濃度分布の再現性の向上が確認された。また、事故から約3か月間、福島県沖海域では海面冷却や前線不安定に伴うサブメソスケールの渦が卓越し、それらの渦により強化された下降流により、$$^{137}$$Csが中深層に活発に輸送されていた可能性が示唆された。

論文

黒潮暖水波及に伴う沖縄本島周辺海域における非対称海洋構造の形成機構

内山 雄介*; 小谷 瑳千花*; 山西 琢文*; 上平 雄基; 御手洗 哲司*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 72(2), p.I_481 - I_486, 2016/11

琉球諸島周辺海域に生息するサンゴ礁が地球温暖化などの影響によって白化や衰退が進展しており、サンゴ礁保護のために周辺の流動構造、特に黒潮波及効果を評価することは重要である。そこで、米国で開発された領域海洋モデルROMSを用いて沖縄本島周辺の海洋構造の東西の非対称性の実態把握を行い、黒潮反流の発生特性に関する解析を実施した。その結果、渡嘉敷海域での南下流の発達は黒潮-本島間に発生する負のメソスケール渦である黒潮反流の発達によって惹起されており、反流は春季に強化され、冬季に弱化していたことがわかった。この反流の消長は同海域におけるサブメソスケール渦の季節的な発達特性と相関があることが示された。

論文

琉球諸島周辺海域におけるeddy heat fluxを用いたサブメソスケール乱流混合強化メカニズムの解析

上平 雄基; 内山 雄介*; 御手洗 哲司*; 仲田 尚平*

土木学会論文集,B2(海岸工学)(インターネット), 71(2), p.I_1219 - I_1224, 2015/11

BB2015-0179.pdf:4.2MB

沖縄本島を含む琉球諸島周辺海域では豊かなサンゴ礁生態系が形成されており、地球環境保全の観点からもその保護が望まれている。また黒潮暖流は本海域の環境に強い影響を及ぼすことが知られており、サンゴ浮遊幼生や栄養塩等の輸送、生態系ネットワークの形成に対してその波及効果を正確に把握、定量化することが重要となる。これに対して著者らは、本海域を対象とした高解像度ダウンスケールモデルによる数値実験を行い、黒潮と琉球諸島の間の海洋表層では、発達する負のサブメソスケール(SMS)渦によって活発な海水交換と黒潮の波及が促進されていることをこれまでの研究で示した。本研究では、既に開発した2段ネスト海洋モデルを用い、SMS乱流の発達とそれに伴う3次元的な物質混合が本海域の海洋環境に及ぼす影響を評価することを最終目的として、詳細な乱流統計解析を行った。その結果、黒潮流軸の西側では黒潮と陸棚斜面による地形性シアの影響によって低気圧性のサブメソスケール渦が、黒潮の東側では黒潮と琉球海嶺の地形と島嶼群による地形性シアの影響により高気圧性のサブメソスケール渦が発生し、これらが熱輸送を促進していることがEddy heat flux解析によって見出された。

論文

Removal of cesium using cobalt-ferrocyanide-impregnated polymer-chain-grafted fibers

石原 量*; 藤原 邦夫*; 原山 貴登*; 岡村 雄介*; 内山 翔一朗*; 杉山 まい*; 染谷 孝明*; 天海 亘*; 海野 理*; 小野 翼*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(10), p.1281 - 1284, 2011/10

AA2011-0190.pdf:0.45MB

Zeolites combined with insoluble metal ferrocyanides are known as adsorbents capable of specifically capturing cesium ions and attract much attention, due to its easy operation at sites for processing water contaminated with radioisotopes. To achieve more effective adsorption, we prepared a novel M-FC-impregnated fiber by radiation-induced graft polymerization and subsequent chemical modifications. Cobalt ions were bound to a sodium styrene sulfonate-grafted 6-nylon fiber via an ion-exchange interaction. Subsequently, the bound cobalt ions were reacted with potassium ferrocyanide to form insoluble or sparingly soluble cobalt-ferrocyanide (Co-FC). The resultant Co-FC-impregnated fiber with a Co-FC content of 7.3% exhibited a high affinity to cesium ions in the presence of NaCl. Such fibers can be fabricated into various fiber modules suitable for the removal of radioisotopes at sites.

口頭

Surface mixing and dispersion of radioactive tracer due to submesoscale eddies off the northeastern Pacific coast of Japan

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*

no journal, , 

本研究では、米国で開発された領域海洋モデリングシステムROMSを用いて、2段階のネスティングにより福島県沖合を対象として、水平解像度を1キロメートルまで高解像度化することが可能なダウンスケーリングシステムを構築し、準中規模渦に伴う沿岸海洋力学過程を解析するとともに、それらが福島第一原子力発電所起源の放射性セシウムの輸送に与える影響を評価した。ダウンスケーリングに必要となる水温・塩分等の海洋物理場の初期・境界条件データには、気象庁気象研究所で開発された海洋データ同化システムMOVEで計算されたデータを使用した。表層渦運動エネルギーと密度の分散の空間分布には明確な対応が見られ、福島県沖合では傾圧不安定による渦生成が引き起こされることが分かった。また、原子力機構が開発した海水中物質移行予測モデルSEA-GEARNを用いて、福島第一原子力発電所から海洋中に放出された放射性核種の移行計算を実施した。その結果、放射性セシウム濃度は、沿岸では準中規模渦と陸棚波によって支配されるのに対して、沖合では中規模渦によって支配されていることが示唆された。さらに、福島県沖合では傾圧不安定によって引き起こされる乱流が、放射性セシウムの輸送に大きな影響を及ぼしていることが示された。

口頭

Impact of the Kuroshio on dispersal of coral spawn and larvae around Ryukyu Islands in the East China Sea

小谷 瑳千花*; 内山 雄介*; 鹿島 基彦*; 上平 雄基; 御手洗 哲司*

no journal, , 

2012年から2015年の春季を対象として、領域海洋循環モデルROMSをベースとした高解像度の琉球諸島周辺海域流動モデリングとその結果を用いた3次元Lagrange中立粒子追跡を実施し、黒潮がサンゴ幼稚仔輸送過程に及ばす影響を評価した。その結果、石西礁湖から放出された中立粒子は、サンゴ幼稚仔浮遊期間である3週間後も大部分がその場に留まるが、約1割が黒潮や黒潮反流によって沖縄本島まで輸送されていた。また、石西礁湖南で発生する東向きの流れがサンゴ幼稚仔輸送に重要な役割を果たしている可能性を示唆した。

口頭

Submesoscale eddy-induced mixing and dispersion of radioactive tracer off the northeastern Pacific coast of Japan

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*; 古野 朗子

no journal, , 

本研究では、ダウンスケーリングによる沿岸域の高解像度モデルを導入した高度な海洋拡散予測システムを用いて、福島第一原子力発電所事故に適用し、水平スケールが数キロメートルのサブメソスケールの海象に伴うCs-137の海洋中移行過程を解析した。その結果、事故直後に福島県沖で発達していたサブメソスケール渦に伴う鉛直循環流によってCs-137が中深層に活発に輸送されていた。また、大気沈着を考慮しないシミュレーションを行った結果、中深層に輸送されたCs-137の大部分が原子力発電所から海洋に直接放出されたものである可能性が示唆された。

口頭

Implementing regional downscaling capability in the STEAMER radionuclide dispersion prediction system based on multi-nested ROMS model

上平 雄基; 川村 英之; 小林 卓也; 内山 雄介*

no journal, , 

STEAMERにROMSによるダウンスケーリングシステムを導入し、海況場及び原子力施設から放出された放射性物質の濃度分布の詳細な予報値が計算可能となるシステムを構築した。構築したシステムを用いて福島県沖のサブメソスケール現象及び潮汐が流動構造、濃度分布に与える影響を評価した。その結果、解析領域での濃度分散には季節性が見られ、三次元的な物質混合にはサブメソスケール現象による寄与が大きいことが示唆された。潮汐は水平の混合を抑制する一方で鉛直混合を強化し、結果として潮汐非考慮では見られなかった放出口近傍沿岸に張り付いた濃度分布を形成していた。潮汐による寄与はサブメソスケール現象に比べて小さいが、濃度希釈過程に影響を及ぼすことが示唆された。

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