室内実験と深層学習による流体予測モデルの開発と台風多角形壁雲ライフサイクルの解明

利用实验室实验和深度学习开发流体预测模型并阐明台风多边形壁云的生命周期

• 批准号: 21K03658
• 负责人: 筆保 弘徳
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03658/
• 关键词: 台風; 多角形壁雲ライフサイクル; 室内実験; 深層学習; 回転水槽

本研究は段階的に研究計画を設定していて、2年目は初年度より引き続き課題1に取り組んだ。課題1は、台風条件下での回転水槽実験の実施である。台風構造を模擬するために、温度の逆転だけでなく、実験槽底面に高低差をつけた地形β効果ありの実験設定にまで拡張した。当該年度は昨年度に引き続き、特殊な加工をした底面高低差装置も2年目を複数購入して、新たな実験を追加して200回を超す実験を行った。実験結果としては、従来の研究どおり水平方向の温度差ありの実験で発生した傾圧不安定波を観測し、一方で高低差をつけた実験では地形性ロスビー波を模擬した波動が発生が観測された。したがって、水平方向に温度差ありと地形性β効果ありの複合的な実験では、圧不安定波の上に地形性ロスビー波が発生した波動が観測された。また、水平方向に温度差無し・地形性β効果なしでは波動が発生しないことも確認できた。これは初年度では波動が発生していたので、実験の精度が前進したと考えている。地形性β効果なしのレジーム・ダイアグラムは先行研究と一致した結果となったことから、水平方向の温度差の付き方が逆になっていても、温度差の絶対値が同じであれば同じ結果になることも確かめられた。また、地形性β効果をつけたことによって、軸対称流と定常流の境目が異なる結果になった理由としては、底面の形状が影響していると考えられ、底面の形状が異なる場合レジーム・ダイアグラムにおける波動の分布は異なる可能性があると考えられる。以上の結果はすでに学会等で発表していて、学術論文への投稿も準備中である。さらに、台風構造と類似するような波動の実験結果も出ている。

该研究计划是分阶段制定的，在第二年，我从第一年开始继续从事任务1。问题1是在台风条件下实施旋转的水族馆实验。为了模拟台风结构，我们不仅逆转温度，而且还扩展到具有地形β效应的实验环境，在实验罐底部的高度差异。以与去年相同的方式，在这一年中，我们购买了第二年的几种经过特殊处理的底部高度差异设备，并添加了新的实验以进行200多次实验。在实验的结果中，如先前的研究一样，观察到具有水平温度差的实验中产生的BARY压力不稳定波，而高升高差异的实验表明，产生了波浪的模拟地形rossby波。因此，在一个复杂的实验中，在水平方向和地形β效应中存在温度差，观察到在压力不变波顶上产生地形rossby波的波。还可以证实，没有温度差异和地形β效应，在水平方向上没有振动。这是因为振动是在第一年产生的，因此我们认为实验的准确性有所提高。没有地形β效应的政权图与以前的研究一致，并且还可以证实，即使水平方向的温度差异逆转，如果温度差的绝对值相同，结果也将相同。此外，形状β效应导致轴对称和稳定流之间的不同边界的原因被认为是由于底部表面的形状引起的，并且人们认为，如果底部表面的形状不同，则在制度图中波的分布可能不同。上述结果已经在学术会议和其他组织中提出，也正在准备对学术论文的提交。此外，已经产生了与台风结构相似的振动的实验结果。

项目成果

自然災害科学・防災の百科事典

自然灾害科学与防灾百科全书

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawai Kei;Matsui Hitoshi;Kimura Reiji;Shinoda Masato;日本自然災害学会 編 筆保弘徳他
• 通讯作者: 日本自然災害学会 編 筆保弘徳他

Contributions of the large-scale environment to the typhoon genesis of Faxai (2019)

大尺度环境对“法赛”台风成因的贡献（2019）

• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Meteorological Society of Japan
• 影响因子: 3.1
• 作者: Fudeyasu;H.;U. Shimada;Y. Oikawa;H. Eito;A. Wada;R. Yoshida;and T. Horinouchi
• 通讯作者: and T. Horinouchi

回転水槽を用いた台風内部構造の模擬実験

利用旋转水箱进行台风内部结构模拟实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Praet A.;Barucci M. A.;Hasselmann P. H.;Kitazato K.;Iwata T.;Matsuoka M.;Domingue D.;Clark B. E.;菱沼美咲，筆保弘徳，辻野智紀，伊藤耕介，乙部直人，松岡大祐
• 通讯作者: 菱沼美咲，筆保弘徳，辻野智紀，伊藤耕介，乙部直人，松岡大祐

回転水槽実験装置を用いた台風内部構造の模擬実験

利用旋转水箱实验装置进行台风内部结构模拟实验

• 发表时间: 2021
• 作者: Hashino;T.;G. de Boer;M. Maahn;and H. Okamoto;Kodama S. and M. Satoh;菱沼美咲，筆保弘徳，伊藤耕介，乙部直人，辻野智紀，松岡大祐
• 通讯作者: 菱沼美咲，筆保弘徳，伊藤耕介，乙部直人，辻野智紀，松岡大祐

回転水槽を用いた台風内部構造の再現実験

使用旋转水箱再现台风内部结构的实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 菱沼美咲，筆保弘徳，辻野智紀，伊藤耕介，乙部直人，松岡大祐