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Development of stochastic urban climate analysis system using ensemble simulation

Research Project

Project/Area Number 20K21035
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Kawamoto Yoichi  九州大学, 芸術工学研究院, 助教 (70569730)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords都市気候 / メソスケール気象モデル / アンサンブルシミュレーション / 不確実性 / 確率論的評価
Outline of Research at the Start

都市に固有の気候現象である都市気候の諸問題の研究手法として、メソスケール気象モデルを用いた数値解析が広く用いられる。しかし、都市気候研究では数値解析の結果を決定論的に評価している現状がある。即ち、数値解析の不確実性は考慮されず、それぞれ単一の数値解析の結果を以て評価している。一方、数値解析では初期値・境界値に起因する誤差により、結果は不確実性を含む。
本研究では、単一の結果を評価する決定論的評価に対して、複数のアンサンブルシミュレーションの結果を統計的に評価する確率論的評価を行い、初期値・境界値に起因する不確実性を低減する事により信頼性の高い都市気候数値解析システムを構築することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

Mesoscale numerical weather prediction models are employed to analyze flow fields in urban areas. Conventionally, deterministic evaluations have been utilized to assess individual results. In this study, a series of ensemble simulations were conducted, and a probabilistic evaluation was performed to statistically analyze the results. The Lagged Average Forecasting (LAF) method was employed as the ensemble simulation technique. The LAF method reduced the uncertainties caused by initial and boundary conditions, resulting in good agreement with observational data in some cases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気候変動とヒートアイランド現象との二重の温暖化に晒されている都市環境の将来計画のためには、シミュレーションによる予測が欠かせない。特に風環境は都市の温熱環境や大気汚染にも関連し、その正確な予測は重要となる。一方でこれまで都市環境のシミュレーションでは、計算機資源の制約などにより、単一のシミュレーション結果による決定論的評価が主流であった。本研究では都市環境のシミュレーションにおける初期値・境界値の取り扱い、更にはアンサンブルシミュレーションによる確率論的評価が欠かせないことを示したことに意義がある。

Report

(6 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] INVESTIGATION INTO THE UNCERTAINTY OF INITNIAL AND BOUNDARY CONDITIONS IN THE HINDCAST OF FLOW FIELDS OVER URBAN AREA USING A MESO-SCALE NUMERICAL WEATHER PREDICTION MODEL2022

    • Author(s)
      川本 陽一
    • Journal Title

      Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 87 Issue: 797 Pages: 460-471

    • DOI

      10.3130/aije.87.460

    • ISSN
      1348-0685, 1881-817X
    • Year and Date
      2022-07-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Investigation of the uncertainty of initial and boundary conditions in the hindcasts of flow fields over urban areas using a mesoscale numerical weather prediction model2022

    • Author(s)
      Kawamoto Yoichi
    • Journal Title

      JAPAN ARCHITECTURAL REVIEW

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: 517-529

    • DOI

      10.1002/2475-8876.12282

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] メソスケール気象モデルを用いた海風の再現計算へのLagged Average Forecasting法の適用 その2 乱流運動エネルギーの比較2023

    • Author(s)
      川本 陽一
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] メソスケール気象モデルを用いた海風の再現計算へのLagged Average Forecasting法の適用2022

    • Author(s)
      川本 陽一
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] メソスケール解析における初期値・境界値の不確実性に関する検討(その3)ドップラーライダーによる観測値との比較2021

    • Author(s)
      川本 陽一
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 都市形態解析に基づく都市キャノピー層内の不均一性に関する考察(その2) Frontal Area Indexによる都市形態の不均一性の検討2020

    • Author(s)
      川本 陽一
    • Organizer
      日本建築学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2026-01-16  

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