2022 Fiscal Year Research-status Report
市街地リスク評価に資する極端気象場の不確実性定量化と建物被災モデルの高度化
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20K22444
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川口 真晴 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 研究員 (70884609)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2024-03-31
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| Keywords | 極端気象 / 市街地 / 不確実性 / 乱流 / LES / 防災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極端気象場の不確実性定量化に関する研究として本年度は，2019年台風19号を対象に，解像度1km のメソスケールの大アンサンブルデータを基に，解析対象の市街地（東京）で最大風速が最上位となる顕著事象を再現した５メンバを抽出し，ローカルスケールの気象モデル解析，気象場の乱流構造の再生成解析，さらにLESによる市街地の非定常解析をアンサンブルで実施した。
ダウンスケーリングを行うケースの抽出では，メンバ数が十分に大きなアンサンブルデータを用いた場合には顕著事象に対しても平均風速のばらつきが比較的小さいメンバ群を抽出できることを確認した。解像度250mと 50mでの気象モデル解析では，台風の境界層に中心からの方位や距離によって異なるロール渦や壁雲近くの構造など様々な微細な風速変動構造が再現され，それらに基づく顕著な強風が解析された。気象モデル・工学LESハイブリッド解析手法により3次元的な乱流構造の再生成計算により，ケースごとに再生成計算の効果には差が見られたもの，乱流として適切な性質を持つ高周波数成分の再生成が確認された。
市街地の解析においては各ケースで実市街地の不均一な地表面粗度に基づく乱流と台風境界層内の風速変動の重層が確認された。対象市街地が特に台風に近く，壁雲付近で強風が発生しているメンバーでは，気象場の風速変動および鉛直シアと建築物に基づく地表近傍の乱流の相互作用がより顕著に発生し，上空の高風速な流体が地表近傍により頻繁に輸送される結果，地表近くの平均風速・最大瞬間風速がともに高くなることが示唆された。
また，建物側モデルの構築については，流体-構造応答解析プログラムの実装に継続して取り組んだ。またその前段階として事前に規定したモード形状で建物を強制的に振動させる解析を行い，振幅・無次元風速の変化に対して既往文献と妥当な対応を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度，極大台風下の市街地LES解析をアンサンブルにより実施し，個々のケースの分析を行えたが，5ケースにとどまり，目的である気象場と市街地の強風解析の結果を統計的に分析する上で，必要なサンプル数を得る段階までには到達していない。
また，研究項目を当初計画において多数上げていたが，それぞれ想定した以上に工数が掛かっている。特に建物側の挙動の表現のため，応答解析コードの実装を進めているが，実装先の精緻な流体解析プログラムの拡張が想定以上に困難であることが判明した。また大自由度での解析を行うために従来の連成解析とは異なる格子系や物体境界の表現方法を使用しているため，強制振動解析などでの検証をより丁寧に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一に，気象場から市街地のアンサンブルデータの取得を速やかに完了し，気象場および街区に顕著な強風発生状況に関する統計的知見としての整理を行う。なお，アンサンブル解析を行うメンバーの選定にあたっては，当初，極端事象を表現する風速上位群にのみ着目する計画であったが，風速最頻値群や，実況高再現性群，また全体の確率分布を再現する群など，複数の抽出方法と組み合わせることで，強風の不確実性のリスクに関する知見がより防災上有用な形で提示できるように変更して取り組む。 第二に，建物側挙動の評価の精緻化については，台風流入風に基づいた構造-連成解析にターゲットを絞って推進する。これらの研究成果の公表を並行して進める。
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| Causes of Carryover |
今年度参加した国際学会がいずれもオンラインでの発表となったことから次年度への使用額が生じた．次年度の論文・学会等での成果公表，ならびに解析効率化と成果保管を行うための物品費として用いる計画である。
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Research Products
(3 results)
