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以理論,試驗及數值模式分析台俄海域極端波浪發生之特性

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Academic year: 2021

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科技部補助專題研究計畫成果報告

期末報告

以理論,試驗及數值模式分析台俄海域極端波浪發生之特性(第

3年)

計 畫 類 別 : 個別型計畫

計 畫 編 號 : MOST 105-2923-E-006-002-MY3 執 行 期 間 : 107年01月01日至107年12月31日 執 行 單 位 : 國立成功大學水工試驗所

計 畫 主 持 人 : 許弘莒

共 同 主 持 人 : 陳陽益、董東璟

計畫參與人員: 此計畫無其他參與人員

報 告 附 件 : 移地研究心得報告

出國參訪及考察心得報告

中 華 民 國 108 年 02 月 26 日

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中 文 摘 要 : 本計畫利用數值方法推算波群下之壓力變化,並計算單一孤立子與兩 個孤立子交互作用下之壓力變化.而當兩孤立子交互作用,因非線性 效應所產生之動壓力變化與單一孤立波計算所得到之總壓變化相當 ,可知非線性效應之重要性.一般而言,群坡下之壓力變化就更為複雜 ,本文亦探討兩波同向與反向交互作用下之壓力變化情形. 而在詳細 了解壓力之機制後,將可應用於海岸工程之波壓計算,另外,亦可由底 床壓力值反推波群之表面波形變化,為首次利用理論解析與數值方式 成功得到成果之團隊.

中 文 關 鍵 詞 : 壓力, 波群, 數值方法,異常波浪

英 文 摘 要 : A weakly-nonlinear potential theory is developed for the description of deep penetrating pressure fields caused by single and colliding wave groups of collinear waves due to the second-order nonlinear interactions. The result is applied to the representative case of groups with the sech- shape of envelope solitons in deep water. When solitary groups experience a head-on collision, the induced due to nonlinearity dynamic pressure may have magnitude comparable with the magnitude of the linear solution. It attenuates with depth with characteristic length of the group, which may greatly exceed the individual wave length. In general the picture of the dynamic pressure beneath intense wave groups looks complicated. The qualitative difference in the structure of the induced pressure field for unidirectional and

opposite wave trains is emphasized.

英 文 關 鍵 詞 : pressure, wave group, numerical model, freak wave

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科技部補助專題研究計畫成果報告

(□期中進度報告/■期末報告)

以理論、試驗及數值模式分析台俄海域極端波浪發生之特性

計畫類別:■個別型計畫 □整合型計畫

計畫編號:MOST 105- 2923-E - 002 - MY3 -

執行期間: 2016 年 1 月 1 日至 2018 年 12 月 31 日

執行機構及系所:國立成功大學水工試驗所

計畫主持人:許弘莒

共同主持人:陳陽益,董東璟

計畫參與人員:李孟學,栗宜靜,許城榕

本計畫除繳交成果報告外,另含下列出國報告,共 __1_ 份:

■執行國際合作與移地研究心得報告

□出席國際學術會議心得報告

□出國參訪及考察心得報告

中 華 民 國 108 年 2 月 26 日

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中 文 摘 要 : 本計畫利用數值方法推算波群下之壓力變化,並計算單一孤立子與兩個

孤立子交互作用下之壓力變化。而當兩孤立子交互作用,因非線性效應

所產生之動壓力變化與單一孤立波計算所得到之總壓變化相當,可知非

線性效應之重要性。一般而言,群坡下之壓力變化就更為複雜,本文亦

探討兩波同向與反向交互作用下之壓力變化情形。而在詳細了解壓力之

機制後,將可應用於海岸工程之波壓計算,另外,亦可由底床壓力值反

推波群之表面波形變化,為首次利用理論解析與數值方式成功得到成果

之團隊。

中文關鍵詞 : 壓力、波群、數值方法

英 文 摘 要 : A weakly-nonlinear potential theory is developed for the description of deep

penetrating pressure fields caused by single and colliding wave groups of

collinear waves due to the second-order nonlinear interactions. The result is

applied to the representative case of groups with the sech-shape of envelope

solitons in deep water. When solitary groups experience a head-on collision,

the induced due to nonlinearity dynamic pressure may have magnitude

comparable with the magnitude of the linear solution. It attenuates with depth

with characteristic length of the group, which may greatly exceed the

individual wave length. In general the picture of the dynamic pressure

beneath intense wave groups looks complicated. The qualitative difference in

the structure of the induced pressure field for unidirectional and opposite

wave trains is emphasized.

英 文 關 鍵 詞 : pressure, wave group, numerical model

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本計畫(台俄國際合作計畫)主要是利用理論、數值與試驗來研究台俄海域之異常波浪發

生之特性與物理機制。本團隊進行理論解析與數值模擬來探討在不同水深之海域中,利

用已知的底床壓力,同時亦進行試驗來驗證理論解析與數值解之結果。台方研究團隊亦

於成大水工所之中型波流水槽(L=200m)進行孤立子傳播以及調變演化之試驗,亦會於小

型造波水槽同時量測底床壓力與表面波形之空間分佈並建立理論模型來驗證之。本三年

期計畫共發表四篇文章,分別刊登於 European Journal of Mechanics/ B Fluids(SCI,

IF:1.984),Physical Review E(SCI, IF:2.366),Scientific Reports(SCI, IF:4.122). 以下則將

所發表的文章作為本計劃的三年期末報告內容。

1. Y.Y. Chen, Y.J. Li, Hung-Chu Hsu*, H.H. Hwung (2019)” The pressure distribution

beneath a solitary wave reflecting on a vertical wall” European Journal of

Mechanics-B/Fluids, 76, 66-72, doi: 10.1016/j.euromechflu.2017.08.002.

2. Alexey Slunyaev, Efim Pelinovsky, Hung-Chu Hsu, (2018) “The pressure field beneath

intense surface water wave groups”, European Journal of Mechanics-B/Fluids, 67, 25-34,

doi: 10.1016/j.euromechflu.2017.08.002.

3. O. Kimmoun*, Hung-Chu Hsu, B. Kibler, A. Chabchoub, (2017) “Nonconservative

higher-order hydrodynamic modulation instability”, Physical Review E 96 (2), 022219,

DOI: 10.1103/PhysRevE.96.0222190.

4. O. Kimmoun*, Hung-Chu Hsu, H. Branger, M.S. Li, Y.Y. Chen, C. Kharif, M. Onorato, E.

J. R. Kelleher, B. Kibler, N. Akhmediev, A. Chabchoub,(2016) “Modulation Instability and

Phase-Shifted Fermi-Pasta-Ulam Recurrence”, Scientific Reports. 2016 Jul 20;6:28516. doi:

10.1038/srep28516.

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出國報告(出國類別:訪問、移地研究、開會)

前往俄羅斯聖彼得堡 俄羅斯科學院海洋

研究所 (Oceanology Institute, St.

Petersburg, Russian Academy of Sciences)

訪問暨移地研究 及

至莫斯科參加 International Symposium

“70 years of World Ocean Research”

服務單位:國立成功大學/水工試驗所

姓名及職稱:許弘莒 研究員、陳陽益 教授

派赴國家、城市:俄羅斯 聖彼得堡、莫斯科

出國期間:2016 年 9 月 8 日 ~ 9 月 15 日

報告提交日期:2016 年 9 月 30 日

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2016 年 9 月 8 日至 9 月 15 日,本計畫主持人許弘莒研究員、共同主持 人陳陽益教授以及成大水工所江文山研究員、伊格爾•修爾干研究教授(本中心 研究人員)、吳昀達博士後研究員(本中心研究人員)、黃煌煇教授(水利系)、陳 景文特聘教授(土木系)、謝文真教授(經濟系)等一行 8 人前往俄羅斯聖彼得堡 參 訪 St. Petersburg Branch, Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (SPBIORAS)及莫斯科參訪 P.P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (IORAS),並受邀參加 International Symposium

“70 years of World Ocean Research”。 9 月 9 日於 SPBIORAS,由許弘莒博士 及吳昀達博士代表專題演講,演講題目分別是 “Exact solutions for nonlinear equatorial waves” 、“On the evolution and run-up of long-wave on mild sloping beaches: large-scale experiment and high-resolution modeling”;9 月 12 日由江文 山博士在會議中發表專題演講“Research cooperation between THL and SIO”。

藉由此次的訪問,將有助於維繫雙方良好之合作關係,而面對面的討論 研究成果,可有效率地推進雙方於異常波浪研究之進展。

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一、目的... 3 二、過程... 4 三、心得... 5 四、建議事項... 8 五、相關照片紀錄... 9 六、附錄... 11

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一、目的:

自1999 年起,成功大學水工試驗所與俄羅斯科學院海洋研究所一直保持 著密切的合作關係;其中,於2000 年激發出第一個共同研究課題,並於 2013 年在科技部協助下,與俄羅斯研究團隊獲得科技部之計畫補助「以理論、試 驗與數值研究台俄海域極端波浪發生之原因」。在今年9 月 8 日,由許弘莒研 究員、共同主持人陳陽益教授以及成大水工所江文山研究員、伊格爾•修爾干 研究教授(本中心研究人員)、吳昀達博士後研究員(本中心研究人員)、黃煌煇 教授(水利系)、陳景文特聘教授(土木系)、謝文真教授(經濟系)等一行 8 人前 往俄羅斯聖彼得堡參訪St. Petersburg Branch, Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (SPBIORAS)及莫斯科參訪 P.P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (IORAS),並受邀參加 International Symposium “70 years of World Ocean Research”。

為期8 日的訪問,扣除第一日、第四日及後兩日的往返交通,計有 9/9-9/10 於SPBIORAS 參訪並舉行 Mini Symposium,本中心由許弘莒博士及吳昀達博 士代表專題演講,演講題目分別是 “Exact solutions for nonlinear equatorial waves”、 “On the evolution and run-up of long-wave on mild sloping beaches:

large-scale experiment and high-resolution modeling” ,另有三位俄羅斯研究人 員發表演說; 9/12-9/13 則至 IORAS 參訪,並受邀參加 IORAS 的 70 週年所 慶國際研討會(International Symposium “70 years of World Ocean Research” ),

而我方江文山博士亦於該會議第二天發表專題演講 “Research cooperation between THL and SIO”。

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二、過程:

此行赴俄羅斯聖彼得堡及莫斯科,參訪SPBIORAS 及 IORAS,並受邀參 加International Symposium “70 years of World Ocean Research”;行程自民國 105 年 9 月 8 日至 9 月 15 日,全程共計 8 日,第一日及後兩日為往返台灣與 俄羅斯的交通時間,第四日則是由聖彼得堡前往莫斯科的交通時間。詳細行 程請參詳下表1 所示。

表1 俄羅斯詳細行程一覽表

時間 行程 備註

09/08 (四) n 台南→桃園國際機場→韓國仁川國際機場→

俄羅斯聖彼得堡LED Pulkovo 國際機場

啟程

09/09 (五)

n 參 訪 St. Petersburg Branch, Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (SPBIORAS)

n Mini Symposium: 許弘莒博士、吳昀達博士及 三位俄羅斯研究人員專題演講

研習會、討論會

09/10 (六) n 與 SPBIORAS 研究人員討論後續合作事宜 討論會 09/11 (日) n 離開聖彼得堡,前往莫斯科

09/12 (一)

n 參 訪 P.P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

n International Symposium “70 years of World Ocean Research”

會議第一天

09/13 (二)

n International Symposium “70 years of World Ocean Research”

n 江文山博士發表論文

會議第二天

09/14 (三) n 莫斯科 Sheremetyevo 國際機場→韓國仁川國 際機場

返程

09/15 (四) n 韓國仁川國際機場→桃園國際機場→台南 返程

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三、心得:

◎ 許弘莒研究員

與Prof. Chalikov 討論科技部台俄計畫 “以理論、試驗與數值研究台俄海 域極端波浪發生之原因” 會議過程,主要針對超級大波調變演化探討,並且 規劃後續實驗時程等,後續考慮超級大波在斜坡上變化進行探討,這裡所謂 的超級大波是針對孤立子(Solitons)如 Akhmediev breather 、Peregrine breather 及Dark soliton 等做討論,2014 年於水工所所進行的超級大波的調變試驗,其 成果相當不錯,如圖1 中可明確的看出波浪的能量由主頻往 side band 傳,到 達一極限情況,能量將從side band 再往主頻回傳的現象。圖 2 為 Solitons 與 流交互作用理論與試驗比較的結果,圖中可發現理論與試驗結果相當一致。

圖3 為 Higher-Order Modulation Instability 試驗結果與 Erkintalo et al(2011)的數 據結果相當一致。本次亦討論其他兩個議題的合作,分別為風、剪力流對於 Benjamin-Feir instability 以及由底床壓力量測值反推表面波形變化的影響。有 限水深中均勻重力毛細波波列(gravity-capillary wave packet)在具均勻渦度之 垂 直 方 向 的 剪 力 流 流 場 中 的 Benjamin-Feir 不 穩 定 或 調 變 不 穩 定 性 (modulational instability)至今仍未有深入的研究,對近岸區域極限波浪的生成 機制尚不明確。雙方團隊將運用理論與數值的方法,研究在有限水深中,剪 力流對非線性重力毛細波波列不穩定性的調變演化。第一階段將使用多重尺 度方法,針對本課題進行理論解析,將推導得具有相對水深、表面張力與渦 度等函數之新的三階非線性薛丁格方程式,並利用此弱非線性模式探討相對 水深與剪力流對於重力毛細波波列之Benjamin-Feir 不穩定性以及不穩定副頻 模態的成長率(growth rate)與頻寬(bandwidth)的影響。

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圖1 breather solution 試驗結果

圖2 breather solution with current 試驗結果

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圖3 Higher-Order Modulation Instability 試驗結果

◎ 陳陽益教授

此次參訪俄羅斯,首先訪問的研究單位是位於聖彼得堡 SPBIORAS。此 次訪問暨交流的目的主要是介紹水工所過去十年來,針對長波溯升的大尺度 水工模型試驗之發展及研究成果作一完整的介紹與展望,另介紹我方所擁有 的不同類型之數值模式及其成果。在SPBIORAS 副所長同時也是異常波浪方 面之數值模擬的專家Prof. Chalikov 的建議與討論下,雙方均激起共同深入探 討的火花,在往後將共同申請科技部台俄研究計畫的可能性。

次之,參訪IORAS,也就是本中心配合的俄方研究單位。由於科技部補 助本中心將於明年底屆滿五年,此次參訪暨交流的主要重點是針對各個研究 主題,尋求後年起的嶄新研究議題及研究經費來源。在與Coast & Shelf Lab, IORAS 的組長 Prof. Kuznetsov 深入討論後,後年度將開始就『長波通過複雜 底床所引起之地形變動』共同深入研討。而透過此次參訪,我方也特別要求 Prof. Kuznetsov 介紹其實驗室的年輕研究學者(俄羅斯法律規定,35 歲以下算

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是年輕研究學者)與我方認識,並於 9/13 上午進行討論會,瞭解其研究方向及 探詢未來可能的多方合作關係。

四、建議事項:

◎ 許弘莒研究員

波列的不穩定性是導致海域中異常波浪生成的一個重要因素。由於波列 不穩定性的存在使得波浪的調變演化研究更具複雜性與挑戰性,因而對波列 的不穩定性的研究也成為研究水波動力學問題中的一個關鍵問題。同時,波 列的不穩定性又與實際海面的瞬變性、瞬間極限波浪有著緊密的聯繫,而瞬 間異常波浪的產生又成為影響海洋結構物與行船安全性的重要因素,這一切 使得對波列不穩定性的研究有著重要的理論意義和工程應用價值。若是能在 學術合作的架構下,與俄方共同探討,此將有助於台灣海洋、海事工程的發 展。

◎ 陳陽益教授

目前政府極力發展洋流能與離岸風能的再生能源政策下,在海事工程之 需求日益增加。俄羅斯長久以來發展之海下技術,是值得台灣加以學習的部 分。若是能在學術合作的架構下,與俄方共同探討,此將有助於台灣海事工 程的發展。

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五、相關照片紀錄

圖一 會場(聖彼得堡) 圖二 會場(聖彼得堡)

圖三 吳昀達博士簡報剪影(聖彼得堡) 圖四 許弘莒博士簡報剪影(聖彼得堡)

圖五 Dr. Atadzhanova 簡報剪影(聖彼得堡) 圖六 Dr. Martyanov 簡報剪影(聖彼得堡)

圖七 Prof. Chalikov 簡報剪影(聖彼得堡) 圖八 黃煌煇教授餽贈禮物(聖彼得堡)

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圖九 黃煌煇教授餽贈禮物(聖彼得堡) 圖十 Acad. Nigmatulin 簡報剪影(莫斯科)

圖十一 Dr. Zavialov 簡報剪影(莫斯科) 圖十二 江文山博士簡報剪影(莫斯科)

圖十三 江文山博士簡報剪影(莫斯科) 圖十四 江文山博士簡報剪影(莫斯科)

圖十五 江文山博士簡報剪影(莫斯科) 圖十六 黃煌煇教授於會場致詞(莫斯科)

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六、附錄

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出國報告書

前往俄羅斯莫斯科國家科學院海洋研究所

進行台俄共同研究成果研討移地研究

以及前往韓國首爾參加第三屆韓日台-

氣候變遷衝擊下的海岸工程問題研討會

服務單位:國立中山大學海工系

姓名及職稱:陳陽益 教授

派赴國家、城市:俄羅斯、莫斯科;韓國、首爾

出國期間:2017 年9 月14 日 ~ 9 月23 日

報告提交日期:2017 年 9 月 30 日

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摘 要

2017 年 9 月 14 日至 9 月 23 日,本中心計畫主持人黃煌煇教授、楊瑞源研究員 (水工所/本中心共同主持人)、伊格爾‧修爾干研究教授(本中心研究教授)、江文 山研究員(水工所/本中心兼任研究人員)、許文陽助理研究員(水工所/本中心兼任 研究人員)及陳陽益特聘教授(中山大學副校長/本計畫共同主持人)、李賢華教授 (中山大學教授兼研究發展處研發長)、蔡清標(中興大學特聘教授)、邱永芳(交通 部運輸研究所港灣技術研究中心主)與邱永川(嘉義大學邱永川副教授)等一行 10 人前往俄羅斯莫斯科 P.P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences (IORAS),參加『「Bilateral Russia-Taiwan workshop on ocean energy, non- linear wave processes, and coastal zone environment」』。截至今年度波動中心已成 立第五年,三大研究群(非線性波動過程理論研究群、非線性波動過程實驗研究 群與海洋雷射與聲波探測研究群)之成果十分豐碩,已累積 175 篇超過期刊與會 議論文(包含雙方共同發表)以及三項專利,達到迄今雙方合作的高峰期。因此,

本次移地訓練以舉辦為期 4 天的「Bilateral Russia-Taiwan workshop on ocean energy, non-linear wave processes, and coastal zone environment」,做為檢視雙方長期以來 合作成果研討以及擬定未來研續深化合作方向。除俄羅斯行程之外,9 月 21 日 至 22 日,本團隊亦受邀參加第三屆韓日台-氣候變遷衝擊下的海岸工程問題研討 會(The 3rd Korea-Japan-Taiwan Joint Seminar,Climate Change Impacts on Coastal Engineering Problems),於韓國首爾進行為期兩天之會議討論。本次會議為韓國首 爾 大 學 (Seoul National University) 、 日 本 京 都 大 學 防 災 研 究 所 (Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University)及台灣國立成功大學所共同籌組會 議。會議主要目的在於針對全球面對氣候變遷下海岸工程面對的問題進行探討,

包括:海面上升(Sea Level Rise)、未來颱風型態、未來極端波浪及暴潮、海岸結 構物影響評估、沙灘及潮間帶影響評估、東亞海岸環境案例探討,並進行三國會 談。

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一、 目的:

國立成功大學水工試驗所 (以下簡稱成大水工所,THL) 與國立成功大學海洋環 境及工程技術研究中心 (以下簡稱成大海洋中心,RCOET) 自 2008~2011 年起 與俄羅斯進行多項實質學術合作,彼此建立深厚的情誼與信任關係,並從中獲取 許多寶貴的經驗與技術。植基於 2008~2011 年這三年與俄羅斯合作的堅實基礎,

為進一步強化臺灣與俄羅斯之間的學術研究關係,並建立參與國際實質研究合作 計畫平台,成大水工所與成大海洋中心於 2013 年獲國科會經費補助在國立成功 大學內成立 IRice 跨國頂尖研究中心-國際波動力學研究中心(International Wave Dynamic Research Center, IWDRC),該中心主要功能為促進波浪力學基礎研究與 應用研究之國際合作。國際波動力學研究中心的研究團隊主要成員整合來自於臺 灣的成大水工所與成大海洋中心及來自俄羅斯的三大研究團隊,包含莫斯科國立 大學 (Moscow State University, MSU)力學及數學科學院、俄羅斯國家科學院普通 物理所波動研究中心 (Wave Research Center, General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, WRC GPIRAS) 與俄羅斯國家科學院海洋研究所 (Institute of Oceanology of Russian Academy of Science , IORAS)。截至今年度波動中心已成 立第五年,三大研究群(非線性波動過程理論研究群、非線性波動過程實驗研究 群與海洋雷射與聲波探測研究群)之成果十分豐碩,已累積 175 篇超過期刊與會 議論文(包含雙方共同發表)以及三項專利,達到迄今雙方合作的高峰期。因此,

本次移地訓練以舉辦為期 4 天的「Bilateral Russia-Taiwan workshop on ocean energy, non-linear wave processes, and coastal zone environment」,做為檢視雙方長期以來 合作成果研討以及研擬未來深化合作方向。

此外,本團隊受邀參加第三屆韓日台-氣候變遷衝擊下的海岸工程問題研討會 (The 3rd Korea-Japan-Taiwan Joint Seminar,Climate Change Impacts on Coastal Engineering Problems),於韓國首爾進行為期兩天之會議討論。本次會議為韓國首 爾 大 學 (Seoul National University) 、 日 本 京 都 大 學 防 災 研 究 所 (Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University)及台灣國立成功大學所共同籌組的 會議。會議主要目的在於針對全球面對氣候變遷下海岸工程面對的問題進行探討,

包括:海面上升(Sea Level Rise)、未來颱風型態、未來極端波浪及暴潮、海岸結 構物影響評估、沙灘及潮間帶影響評估、東亞海岸環境案例探討,並進行三國會 談。

爰此, 本中心計畫主持人黃煌煇教授、楊瑞源研究員(水工所/本中心共同主持人)、

伊格爾‧修爾干研究教授(本中心研究教授)、江文山研究員(水工所/本中心兼任 研究人員)、許文陽助理研究員(水工所/本中心兼任研究人員)及陳陽益特聘教授 (中山大學副校長/本中心計畫共同主持人)、李賢華教授(中山大學教授兼研究發

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展處研發長)、蔡清標(中興大學特聘教授)、邱永芳(交通部運輸研究所港灣技術 研究中心主)與邱永川(嘉義大學邱永川副教授)等一行10人前往俄羅斯莫斯科,乃 於2017年9月14日至9月18日率團赴俄羅斯莫斯科參訪羅斯莫斯科國家科學院海 洋研究所與移地訓練,針對已發表成果進行雙方交流與討論,同時基於雙方良好 合作與豐碩成果的利基,提出未來雙方合作之方向與可能管道。 9月21日至9月 22則前往韓國參加第三屆韓日台-氣候變遷衝擊下的海岸工程問題研討會,進行 三方氣候變遷等相關議題研討,進一步落實海岸防災與減災之目的以及建立三方 紮實合作契機。

二、 過程:

此行赴俄羅斯莫斯科IORAS,並受邀參加三屆韓日台-氣候變遷衝擊下的海岸工 程問題研討會;行程自106年9月14日至9月23日,全程共計10日,第一日、第六 與七日及最後日為往返台灣-俄羅斯-韓國的交通時間。為期 10日的訪問,計有 9/15-18日於IORAS 討論並舉行「Bilateral Russia-Taiwan workshop on ocean energy, non-linear wave processes, and coastal zone environment」,本中心由江文山博士、

許文陽博士、楊瑞源博士與Prof. Igor Shugan進行專題演講,演講題目分別是

『Introduction on risk assessment of coastal flood and erosion around Taiwan under climate change』、『Large-scale laboratory observations of turbulence and shear stresses in the surf zone』、『R&D of Pilot 50 Kw Kuroshio Current Energy System in Taiwan』

以及『Storm wave run-up in the coastal zone』。

詳細行程請參詳下表1所示。

表一 詳細行程

時間 行程 備註

9/14 (四) 台灣->韓國->俄羅斯莫斯科 啟程 9/15 (五) 抵達 Institute of Oceanology

of Russian Academy of Science 進行 Bilateral Russia-Taiwan workshop on ocean energy, non-linear wave processes, and coastal zone environment。江文 山、許文陽、楊瑞源與 Igor Shugan 專題演講

會議第一天

9/16 (六) 莫斯科 會議第二天,工業參觀

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9/17 (日) 莫斯科 會議第三天,工業參觀 9/18 (一) 與 IORAS 研究人員討論後

續合作事宜

會議第四天

9/19 (二) 俄羅斯->韓國 9/20 (三) 韓國

9/21 (四) 首爾大學。黃煌煇榮譽教授 keynote speech. 江文山與許 文陽專題演講楊瑞源主持會 議

韓日台-氣候變遷衝擊下 的海岸工程問題研討會 第一天

9/22 (五) 首爾大學。Igor Shugan 專 題演講

韓日台-氣候變遷衝擊下 的海岸工程問題研討會 第二天

9/23 (六) 韓國->台灣 返程

三、 心得:

◎陳陽益教授

臺灣與俄羅斯跨國合作的波動研究中心已有五年的合作,雙方對於議題的暸解更為深 入,而且合作成果亦顯現實用性,實應再繼續合作,然因本人已退休,因此利用今年 訪問機會共同討論未來的合作模式,已有共識將由國立中山大學副校長陳陽益教授擔 任臺方的合作主持人,希望未來有更密切的合作,同時合作議題則聚集在水下科技的 發展,為國內的科技能有更深入具體的研究。至於台日韓三國的跨國會議,雖然今年 只有三屆,然都能在設定的主題上共同討論,對於未來海洋波動及工程的水準提升會 有很大的助益。

◎江文山研究員

本次的參訪俄羅斯海洋所,雙方就歷年的合作成果進行整理與報告,透過此合 作除了基礎性的波浪非線性特性研究以外,我方針對台灣海域如屏東海域的海 底地下水湧出、彰化雲林海域潮間帶水文漂砂及台東卑南溪河川輸砂於近岸的 底床堆積乃至形成潛在的海底地滑現象等特性有深入的了解,而俄方亦藉此合 作將其研究領域由傳統的海洋科學拓展至近岸的海洋工程,更貼近實務的需 求,雙方可謂皆有豐碩的收穫。此行另外是到韓國參加由日本京都、韓國首爾

(57)

大學與台灣成功大學所共同參與的氣候變遷下海岸颱風災害研討會,可見京都 大學在Profs. Mase 與 Mori 多年的努力下,在氣候變遷研究領域有非常豐富的 研究成果,尤其是颱風情境條件,這是國內目前可以說是完全缺乏的部分

四、建議事項:

◎陳陽益教授

國內年輕人參與國際合作討論的機會不多,如果能跟隨著資深有經驗的教授參訪,並 實質參與討論(不僅僅是論文發表),對國內科技人才國際化的提升一定會有很大的助 益。因此建議科技部對於資深教授的跨國合作計畫宜給予年輕學者足夠經費出國(一年 至少一次),否則未來國內學者在國際發言的影響力將會受到折損。

◎江文山研究員

本次的參訪俄羅斯海洋所,台俄同時雙方亦表達持續合作意願,並進一步就未 來的合作提出初步的想法,希望能獲得所需資源的支持,延續多年的合作關 係。於韓日台會議期間,針對氣候變遷研究領域Prof. Mori 表達協助的善意,回 國後將持續研擬與其合作的方式,希望能在其協助下,引入其既有研究成果,

發展國內海岸災害風險評估的技術,提供國內做海岸管理決策者技術上的支 援。

五、相關照片紀錄

研討會開幕 (莫斯科) IORAS 所長與副所長致詞(莫斯科)

(58)

江文山研究員簡報(莫斯科) 許文陽助理研究員簡報(莫斯科)

楊瑞源研究員簡報 (莫斯科) 伊格爾‧修爾干簡報 (莫斯科)

黃煌煇名譽教授 keynote speech (韓國) 許榮中名譽教授演講 (韓國)

許文陽助理研究員簡報(韓國) 楊瑞源研究員會議主持人

(59)

黃煌煇名譽教授晚宴致詞 楊瑞源研究員宣布台灣舉辦下屆會議

第三屆韓日台-氣候變遷衝擊下的海岸工程問題研討會 會議團體照

(60)

105年度專題研究計畫成果彙整表

計畫主持人:許弘莒 計畫編號:105-2923-E-006-002-MY3 計畫名稱:以理論,試驗及數值模式分析台俄海域極端波浪發生之特性

成果項目 量化 單位

質化

(說明:各成果項目請附佐證資料或細 項說明,如期刊名稱、年份、卷期、起 訖頁數、證號...等)        

國 內

學術性論文

期刊論文 0

研討會論文 0 篇

專書 0 本

專書論文 0 章

技術報告 0 篇

其他 0 篇

智慧財產權 及成果

專利權 發明專利 申請中 0

已獲得 0

新型/設計專利 0

商標權 0

營業秘密 0

積體電路電路布局權 0

著作權 0

品種權 0

其他 0

技術移轉 件數 0 件

收入 0 千元

外 學術性論文 期刊論文 4 篇

1.Y.Y. Chen, Y.J. Li, Hung-Chu Hsu*, H.H. Hwung (2019)” The pressure distribution beneath a solitary wave reflecting on a

vertical wall” European Journal of Mechanics-B/Fluids, 76, 66-72, doi:

10.1016/j.euromechflu.2017.08.002.

2.Alexey Slunyaev, Efim Pelinovsky, Hung-Chu Hsu, (2018) “The pressure field beneath intense surface water wave groups”, European Journal of Mechanics-B/Fluids, 67, 25-34, doi:

10.1016/j.euromechflu.2017.08.002.

3.O. Kimmoun*, Hung-Chu Hsu, B.

Kibler, A. Chabchoub, (2017)

“Nonconservative higher-order hydrodynamic modulation

instability”, Physical Review E 96 (2), 022219, DOI:

10.1103/PhysRevE.96.0222190.

(61)

4.O. Kimmoun*, Hung-Chu Hsu, H.

Branger, M.S. Li, Y.Y. Chen, C.

Kharif, M. Onorato, E. J. R.

Kelleher, B. Kibler, N. Akhmediev, A. Chabchoub,(2016) “Modulation Instability and Phase-Shifted Fermi-Pasta-Ulam Recurrence”, Scientific Reports. 2016 Jul

20;6:28516. doi: 10.1038/srep28516.

研討會論文 0

專書 0 本

專書論文 0 章

技術報告 0 篇

其他 0 篇

智慧財產權 及成果

專利權 發明專利 申請中 0

已獲得 0

新型/設計專利 0

商標權 0

營業秘密 0

積體電路電路布局權 0

著作權 0

品種權 0

其他 0

技術移轉 件數 0 件

收入 0 千元

參 與 計 畫 人 力

本國籍

大專生 0

人次

碩士生 1 執行試驗與數據分析

博士生 1 數值模式之建立與模擬

博士後研究員 0

專任助理 0

非本國籍

大專生 0

碩士生 0

博士生 0

博士後研究員 0

專任助理 0

其他成果

(無法以量化表達之成果如辦理學術活動

、獲得獎項、重要國際合作、研究成果國 際影響力及其他協助產業技術發展之具體 效益事項等,請以文字敘述填列。)  

(62)

科技部補助專題研究計畫成果自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性)、是否適

合在學術期刊發表或申請專利、主要發現(簡要敘述成果是否具有政策應用參考

價值及具影響公共利益之重大發現)或其他有關價值等,作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標(請說明,以100字為限)

  □實驗失敗

  □因故實驗中斷

  □其他原因

說明:

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形(請於其他欄註明專利及技轉之證

號、合約、申請及洽談等詳細資訊)

論文:■已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無

專利:□已獲得 □申請中 ■無

技轉:□已技轉 □洽談中 ■無

其他:(以200字為限)

本三年期計畫共發表四篇文章,分別刊登於European Journal of Mechanics/

B Fluids(SCI, IF:1.984), Physical Review E(SCI, IF:2.366),

Scientific Reports(SCI, IF:4.122).詳見期末報告.

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面,評估研究成果之學術或應用價值

(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性,以500字

為限)

本計畫(台俄國際合作計畫)主要是利用理論、數值與試驗來研究台俄海域之異

常波浪發生之特性與物理機制。本團隊進行理論解析與數值模擬來探討在不同

水深之海域中,利用已知的底床壓力,同時亦進行試驗來驗證理論解析與數值解

之結果。台方研究團隊亦於成大水工所之中型波流水槽(L=200m)進行孤立子傳

播以及調變演化之試驗,亦會於小型造波水槽同時量測底床壓力與表面波形之

空間分佈並建立理論模型來驗證之。一般而言,群坡下之壓力變化更為複雜

,本文亦探討兩波同向與反向交互作用下之壓力變化情形. 而在詳細了解壓力

之機制後,將可應用於海岸工程之波壓計算,另外,亦可由底床壓力值反推波群

之表面波形變化,為首次利用理論解析與數值方式成功得到成果之團隊.

(63)

4. 主要發現

本研究具有政策應用參考價值:■否 □是,建議提供機關

(勾選「是」者,請列舉建議可提供施政參考之業務主管機關)

本研究具影響公共利益之重大發現:□否 □是 

說明:(以150字為限)

本計畫利用數值方法推算波群下之壓力變化,並計算單一孤立子與兩個孤立子

交互作用下之壓力變化.而當兩孤立子交互作用,因非線性 效應所產生之動壓

力變化與單一孤立波計算所得到之總壓變化相當,可知非線性效應之重要性.一

般而言,群坡下之壓力變化就更為複雜 ,本文亦探討兩波同向與反向交互作用

下之壓力變化情形..

數據

圖 2    breather solution with current 試驗結果
圖 3    Higher-Order Modulation Instability 試驗結果

參考文獻

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