2018 Fiscal Year Research-status Report
都市街区スケールとメソスケールをつなぐ大規模数値計算
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17K06570
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
稲垣 厚至 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (80515180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野寺 直幸 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (50614484)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 格子ボルツマン法LES / 浮力 / 都市大気境界層 / 都市街区の流れ / 大規模数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的は，熱による浮力効果を格子ボルツマン法モデルに導入し，日中の都市大気境界層再現計算を実施することで，大気混合層と都市街区の関係性について検討するものである．これについて，昨年度は温度の移流拡散を差分法で記述し，それと格子ボルツマン法をブジネスク近似でつなぎ，定性的に浮力効果が働くことを確認した．また，現地観測を実施し，本計算モデルの比較検証のための都市街区気象観測データの取得を行った．
本年度は，（１）モデルのバリデーション，（２）都市の大規模計算，について実施した．モデルのバリデーションでは大気境界層の現地観測データ及び，Navier-Stokes式の差分法に基づくLESモデルの結果との比較を行った．結果として，境界層内の温度上昇や，境界層高度の発達速度などについて他の観測及び計算事例との大きな違いが見られたが，格子ボルツマン法の計算過程における外力の付加方法を変更することで，その違いが概ね修正された．
また，東京都臨海部における19.6km×4.8km×2kmの領域を格子解像度2mで解像した計算領域を設定し，不安定大気安定度下で流れ方向に発達する都市大気境界層の計算を実施した．初期境界層高度を500mで一様に与え，地面及び屋根面から一様な熱を与えた．積分時間を2時間とし，後半1時間の平均を取ることで安定した乱流統計量が得られた．中立大気安定度での計算結果と比較すると，初期境界層高度に達するまでは境界層高度の発達が速く，流れ方向に伸びた筋状の乱流構造は中立時より幅が大きくなることなどの，基本的な性質が再現されていることを確認した．
本年度得られた成果は国際会議（国際都市気象学会 ICUC10）で発表した．
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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
昨年度は格子ボルツマン法LESモデルに，温度（スカラー）の移流拡散と浮力の導入を行った．本年度は（１）モデルバリデーション，（２）都市の大規模計算の実施，（３）国際会議での発表，を行った．モデルバリデーションでは昨年度作成したモデルの問題点を洗い出し，モデルの修正を行った．（２）では大規模計算執行に伴う作業上の問題点を解決しつつ，長時間の積分を達成した．（３）では国際会議での発表を行い，国外で格子ボルツマン法を使用している研究者との意見交換を行った．以上の通り，研究計画全体として概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は大気安定度や初期境界層高度を変えた計算を実施し，対流混合層や不安定下の接地境界層の性質（乱流統計量）と，都市街区形状との関連について議論する．また，実都市の3次元熱収支モデルの計算から得られた都市の熱境界条件とした計算を行い現地観測結果との比較を行う．得られた成果を論文にまとめる．
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| Causes of Carryover |
ストレージ代が予定より安く済んだため次年度使用額が生じた。残額は次年度の計算結果保存のためのストレージ代に充てる予定である。
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