2022 Fiscal Year Research-status Report
Improvement of city-scale LES model and its applications
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21K03656
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
日下 博幸 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (10371478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Doan QuangVan 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80869264)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | LES / 都市気候 / 大気境界層 / 暑熱環境 / 数値モデル / 都市気象 / ヒートアイランド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の都市の暑熱環境悪化に伴い, 都市気象の基礎研究と科学的知見に基づく暑さ対策の検討が重要視されている. 私たちの研究室ではこのようなニーズに応えるべく, 大規模乱流の直接シミュレーション(LES)に基づく都市街区気象シミュレーションモデル(City-LES)を独自に開発してきた. 本研究では, このモデルの初期条件・境界条件部分を改良し, より多様な条件の高精度のシミュレーションの実現を目指す. 令和4年度は主に, (1) スピンアップ機能によって生成した地表面温度の精度検証と, より確からしい表面温度の計算方法の検討, (2) 昼間の対流が活発な時間帯に対応できる流入乱れ生成手法の開発を行なった.
(1)のスピンアップ機能では, ヘリコプターから観測した熱画像とスピンアップ機能によって生成した地表面温度を比較し, 精度検証を行なった. この結果, 実装したスピンアップ機能を用いることで, 日向・日陰ができることによる高温域・低温域の分布をよく再現できることがわかった. しかし, 地表面温度のヒストグラムを見ると, 観測値を必ずしもよく再現できていない場合があった. これは, 道路や草地といった同一のカテゴリの地表面の中でも物性にばらつきがあることが理由と考えられ, これを考慮できるような手法を検討する必要があることがわかった.
(2)の流入乱れ生成手法の開発では, 昨年度得られた知見をもとに, 特に昼間の対流が活発な時間帯において, 対流境界層の特性を保持しながら乱れをリサイクルする方法を開発した. この方法は, 既存手法より流入境界近くの乱れを尤もらしく再現できる. また, 気象学分野・CFD分野で開発されてきた乱れ生成手法を相互に比較し, それぞれの手法の特徴を整理した.
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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
スピンアップ機能に関しては, 昨年度実装した機能の精度検証を行い, 分布に関しては観測値との良い一致を得られた. 境界条件の開発に関しては, 従来まで課題とされていた熱対流が活発な昼間の乱れ生成手法を新たに開発し, その有用性を評価できたことから, 順調に進んでいる.
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| Strategy for Future Research Activity |
スピンアップ機能に関しては, 実際にスピンアップを行うかどうかによってどの程度熱環境シミュレーションに差が生まれるかを検討する予定である. 特に夜間は建物の蓄熱や地表面温度の初期値の分布がシミュレーション結果に強く影響するものと考えられるため, 夜間を対象に検討する予定である. ただし, 開発に使用しているCity-LESは夜間の放射冷却の再現精度が十分でないため, 次年度はこの放射冷却に関する機能を改良した上で, スピンアップの有効性について調査する. また, 簡易的な都市キャノピーモデル等を用いてより簡単に表面初期値が作成できるシステムについても継続的に検討する予定である. 境界条件の開発に関しては, 理想化した都市のみならず, 実都市も対象とできるように拡張し, 提案手法の有用性を調査する予定である.
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた学会がオンラインであったため, 旅費が発生しなかった. また, 昨年度申請していた論文の掲載等がずれ込んでいるため, 次年度使用する予定である.
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