| Project/Area Number |
22K04448
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
中尾 圭佑 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 主任研究員 (40714473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊本 英紀 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (80708082)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 市街地内部風速 / 都市キャノピー / 気象再解析データ / Large eddy simulation / 固有値直交展開 / 風速鉛直分布 / Large-eddy simulation / 多層キャノピーモデル / ラージエディシミュレーション / 粗度パラメーター |
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| Outline of Research at the Start |
ラージ・エディ・シミュレーションと呼ばれる数値流体計算技術を用いて都市内風速を数値計算し、建ぺい率、アスペクト比、建物高さのばらつきを条件とした鉛直一次元風速情報を取得する。得られた結果を分析し、建物高さのばらつき情報（建物高さの標準偏差等）に感度を持つ風速鉛直分布の推定手法を提案する。並行して観測等を実施し、得られたデータと提案手法を比較することで精度検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
○ 市街地内部風速推定手法の構築
市街地内部の風速は建て込み具合に依存して定まる。実在都市の建て込み具合を表現する指標である、建物高さの標準偏差・最大建物高さ・最小建物高さ・建蔽率・風の当たる見付面積率、を入力パラメータとして風速鉛直分布を構築する手法の提案を行った。本手法の新規性は、指数分布で表現される低層、対数分布で表現される高層の間に、中間層を設け、建物高さのばらつきの影響をその層の力学特性として考慮する点にある。結果として、都市内部の風速値を高さの関数として算出できるようになった。提案手法は、入力パラメータ特性に応じて多様な風速分布を算出することがわかり、その妥当性が既存の都市風速データベースとの比較により検証された。本提案手法は、大気下層の摩擦速度について妥当な再現性を有していることが確認された。また、大気安定度にも感度を有するパラメータ設定が可能であることがわかった。
○ 気象データに基づいた風速場の時空間分布の補外技術の構築
高い観測値との整合性と、高い解像度の双方を満たす気象再解析データは存在するものの、データの存在する期間の短さが課題となっていた。固有値直交展開とLinear stochastic estimationの併用により観測値とデータの関係性を数理的に構築し、長期の観測値を入力としてデータを拡張する手法を適用し、風速再現性を確認した。関東域を対象として、建築工学分野において用いられる指標値である風速べき指数の空間的分布を分析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、今年度において都市風速の推定手法を確立する予定であり、それについて滞りなく進行できた。また、長期気象データの構築に関する論文が公知化されており、要素技術に関する検証が完了している。これらの進捗は最終年度である次年度計画を円滑に進める上で十分な達成点であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
○ 市街地内部風速推定手法の精度検証
一般公開されている観測データセットの分析を進めつつ、構築した風速推定手法の大気安定度依存性を検証する。近年、欧米・アジア諸国の各地域で行われたフラックス観測データが統一的に公開され、構築した風速モデルの動作検証を行えるようになっている。これらのデータを通して、モデルに必要なパラメータの精査を行い、市街地内部風速の気象データとの接続性を検証する。
○ 気象データに基づいた温度場の補外
これまで風速を主として検討してきた気象データの拡張技術だが、温度場についても技術適用性を検証する。都市の暑熱環境を評価するための土台となるデータの構築を目指す。
○ 二つの手法の結合による都市内部風速の特性把握
上記二点の手法を併用することで、多様な都市形態を反映した都市内部風速の長期的特性を把握できる手法の構築を行う。近年のデータ公開性の潮流から、日本においては市街地形状データが手に入りやすく、モデルが要求するパラメータの算出にも親和的な背景がある。これらを踏まえ、都市形態および長期気象特性を考慮した都市内部風速の特性評価を行なっていく予定である。
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