土木学会論文集 B2（海岸工学） Vol. 67，No. 2，2011，I_321-I_325 れる（Craig ・Banner, 1994）． ……………… （1） ……………………………… （2） ここで，u * は摩擦速度，z 0min は最小粗度，k は乱流エネル ギー，K k はTKE の鉛直方向z の拡散係数，α CH とα CB は係 数である．式中の α CH と α CB の係数は，理想条件下での 解析結果よりそれぞれ1400 と100 が用いられるが，任意 の条件で成り立つ保証はない． 一方，海洋・波浪結合モデルでは，海面における粗度 z 0 と TKE フラックスは，有義波高を用いた式（3）（Terray ら，1996）と砕波のエネルギー散逸率からTKE フラック スを求める以下の式（Feddersen ・Trowbridge, 2005）が用 いられることが多い． ………………………………… （3） ……………………… （4） ここで，H s は有義波高，ε wdiss は砕波エネルギー散逸率， α zos およびα wdiss はそれぞれ粗度高さおよびTKE フラック スに関する係数を表す． 本研究では．海洋モデルに ROMS （Shchepetkin ・ McWilliams, 2005）を使用し，結合モデルでは波浪モデ ルSWAN をROMS に結合したモデルを用いた．結合モデ ルでは双方向カップリングを採用し，SWAN からROMS に波高・波長・波向・波浪エネルギー散逸を，ROMS か らSWAN へは水位上昇と流速をやり取りする．以下では， 上記の各表層モデル係数を変化させ，種々の物理過程に 及ぼす影響を調べた． 3. 理想地形を用いた計算結果 実際の地形および気象条件を用いた計算の前に，海面 における境界条件の鋭敏性を見るために，定常風速下・ 沿岸域における強風時の強鉛直混合についての数値実験 Numerical Experiments on Strong Vertical Mixing under Strong Winds in the Coastal Zone 森　信人 １ ・田中悠祐 ２ ・間瀬　肇 ３ ・鈴木崇之 ４ ・木原直人 ５ Nobuhito MORI, Yusuke TANAKA, Hajime MASE, Takayuki SUZUKI and Naoto KIHARA There are several bulk flux models for an ocean surface boundary layer, such as surface roughness and TKE fluxes at the ocean surface. However, these bulk flux models have not been calibrated in detail.The validation for the parameterization of bulk flux models is carried out analyzing correlation of temperature and velocity vertical distributions between numerical results and observed data. The numerical experiments were conducted during the Typhoon Melor in 2009 at Tanabe Bay, Wakayama Prefecture, Japan. It was found that the parameterization for the TKE flux has significant influences on temperature and velocity in the nearshore region. 1. 序論 高潮が形成される要因として，台風などの低気圧帯の 接近に伴う気圧低下による吸い上げ効果と強風による吹 き寄せ効果が挙げられる．一般的な高潮推算においては， 水深積分されたEuler 方程式が用いられる．しかし，台風 接近時などの強風は，海面近傍の強い鉛直混合を引き起 こし，物理過程に大きな影響を与えるため，静水圧もし くは非静水圧の 3 次元モデル（以下，海洋モデル）が用 いられるようになってきた（森ら，2009）．さらに，海 面境界過程について，より詳細な情報として波浪の効果 も同時に考慮する研究も進められている．この場合，流 れを解く海洋モデルと波浪モデル間の相互作用が重要と なる．特に，強風時の鉛直混合では，表層での海面粗度， TKE フラックスや渦動粘性係数が重要であるが，これら のバルク式のパラメタリゼーションに含まれるモデル係 数のキャリブレーションが行われていないという問題が ある． そこで，本研究では，3 次元海洋モデルと波浪モデル をカップリングした結合モデルを用いて，海洋表層での バルク式に波浪の影響を考慮した場合の影響とその鋭敏 性について数値実験を行い，波浪を考慮した場合の表層 の物理過程が水位や流速などの推算値に与える影響を評 価する． 2. 研究の概要 一般に，海洋モデルの海面における粗度z 0 とTKE フラ ックスは，Charnock の関係と Craig-Banner の式で与えら １ 正会員 博（工） 京都大学准教授　防災研究所 ２ 学生会員 京都大学大学院　工学研究科 ３ 正会員 工博 京都大学教授　防災研究所 ４ 正会員 博（工） 横浜国立大学准教授 ５ 正会員 博（工） 電力中央研究所主任研究員