雲物理モデルの改良と長大立坑に出現する人工雲の制御方法に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350270
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 山田 正 中央大学, 理工学部, 教授 (80111665)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤吉 康志 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (40142749) ; 平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023) ; 樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721) ; 太田 幸雄 北海道大学, 工学部, 教授 (00100058) ; 藤田 睦博 北海道大学, 工学部, 教授 (80001139)
• Keywords: エアロゾル / 雲物理実験 / 凝結成長 / 上昇風速

Research Abstract

鉱山内の立坑を利用し,雲及び降雨形成に関する微物理過程の解明を目的とした実スケール雲物理実験を行っている.この実験は立坑坑底の横穴から流入した空気を立坑坑頂に設置した大型ファンにより吸い上げ,立坑内の上昇流内で雲水を生成させる実験である.この雲物理実験施設には坑頂に2基のファンが設置してあり立坑内の上昇流速を3段階に制御することができる.また,坑底で溶液噴霧装置を使用することにより立坑内に流入するエアロゾルの化学組成,溶質濃度,数濃度を制御し立坑内へ供給することができる.坑頂では気温,湿度,雲水量,エアロゾル数濃度,坑底では気温,湿度,エアロゾル数濃度の観測を行っている.
以下に本年度の研究より得られた結果を示す.
エアロゾル粒子計測器を坑底,坑頂及び坑底から18m,32m,53m,74mの坑内の計6地点に設置しエアロゾル数濃度の鉛直分布,各粒径のエアロゾル数濃度の鉛直分布の計測を行った.高度が高くなるに従い数濃度の増加が見られ,大粒径の数濃度が増加し小粒径の濃度が減少し,エアロゾル粒子が雲粒子へと成長していく過程を捉えることができた.エアロゾル数濃度は高度20〜60mで急激に増加し,過去の実験,再現計算より凝結成長が激しく行われている高度とほぼ一致している.また,上昇風速を増加させることにより,立坑の各高度でエアロゾル数濃度の増加する様子を捉えたが,特に坑底から20〜60mの範囲の凝結成長が急激に行われている高度でエアロゾル粒子の増加量が多いことがわかった.坑底から100m地点までの各高度で溶液噴霧時に気温上昇を確認した.高度が低いほど凝結による潜熱の開放が盛んに行われ溶液噴霧時の気温上昇が大きく,高度の上昇とともに溶液噴霧による気温上昇は小さい.坑底から100m以上ではエアロゾル粒子の多くが雲水へとかわっているため,雲水による水蒸気の捕捉成長や雲水どうしの併合成長の効果が卓越するため潜熱開放による気温上昇が見られなかったと考えられる.

Research Products

• [Publications] Assela Pathirana: "Idealized Simulation of Orographic Rainfall with a Mesoscale Atmospheric Model"Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE. Vol.48. 165-176 (2004)
• [Publications] Assela Pathirana: "Rainfall Associated with Mountain-Flow-an Idealized Study"水文・水資源学会 2003年研究発表会要旨集. 116-117 (2003)
• [Publications] 阿部 陽一: "関東地方における降雨・強雨の発生地点と移動方向に関する研究"第31回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集. II-2-59(CD-ROM). (2004)
• [Publications] 大畑 義仁: "実スケール雲生成実験によるエアロゾル及び上昇風速が雲の微物理過程に及ぼす影響の解明に関する研究"第31回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集. II-2-57(CD-ROM). (2004)
• [Publications] 土屋 修一: "10分間及び1時間降雨強度の関係と降雨の地域特性に関する研究"第31回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集. II-2-60(CD-ROM). (2004)