2023 Fiscal Year Annual Research Report

メソ・全球気候シミュレーション用の全球都市幾何データベース構築

Research Project

Project/Area Number	23H01520
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Tokyo University of Science
Principal Investigator	仲吉信人東京理科大学, 創域理工学部社会基盤工学科, 准教授 (90706475)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Keywords	建物幾何パラメータ / GCM / メソ気象モデル / 都市キャノピーモデル
Outline of Annual Research Achievements	メソから全球気象・気候モデル用の入力パラメータとして、日本およびアメリカ全土の都市幾何パラメータデータベースの構築を行った。整備したパラメータは建ぺい率、フロンタルエリアインデックス、平均建物高さ、建物高さの標準偏差、最大建物高さ、運動量粗度、ゼロ面変位、天空率である。これらを緯度30秒、経度40秒解像度で整備した。日本、およびアメリカ全土には詳細な建物一つひとつの高さ情報を持つGISが整備されており、それをもとに上記パラメータを算出した。日本、アメリカ以外にも一部のヨーロッパの都市では詳細な建物GISが利用できる。詳細な建物GISが利用できる国・都市を調べすべてのデータをダウンロードした。加えて、全球の大部分の都市では詳細な建物GISが整備されていない。それらの地域を対象として、建物幾何パラメータを整備する方法論を検討した。具体的には、詳細な建物GISが整備されていない地域を２分類した。１つは建物のフットプリントが整備されているエリアで、もう一つは建物フットプリントも利用できないエリアである。詳細な建物GISが利用できるエリア用のレベル１プロダクト、建物フットプリントのみ利用できるエリアを対象としたレベル２プロダクト、建物フットプリントも利用できないエリア用のレベル３プロダクトを構築する方針を固めた。レベル２プロダクトには、Digital Serface Model（DSM）をフィルタリング処理し、地物の高さ情報を抽出する。DSMは全球にわたって30 m解像度でオープンデータとして整備されている。個々の建物は解像できないが、フィルタリングにより建物高さと相関を持つデータの抽出を可能にした。個々の建物フットプリントに抽出した高さ代入し、それを指定の解像度で平均処理した後、レベル１プロダクトが利用でき地域を対象に構築した変換式を適用することで建物パラメータを整備した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 全球データベース構築の方法論を固めることができたことが判断理由である。加えて、実績報告書には文字制限の都合で記載できなかったが、都市パラメータを気象モデルに組み込むモデル改変もメソから全球スケールまで計算可能な非静力気象モデルWRFを対象に行い、同様のモデルアーキテクチャを持つ全球気候モデルMPAS-AがWRFの後継として開発が進められていることから、全球都市幾何パラメータを数値計算に反映する見通しも立てることができた。以上の理由から当初の計画以上に進呈していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	全球都市幾何パラメータを完成させる。上述したように詳細な個々の建物情報が整備されている地域、建物フットプリント情報のみ整備されている地域、建物フットプリントも利用できない地域を対象にそれぞれ、レベル１プロダクト、レベル２プロダクト、レベル３プロダクトと３つの詳細度のデータベースを構築する。これを2年目に達成し、論文化を行ったのちにオープンデータとして公開する。３年目にはMPAS-Aに都市キャノピーモデルを導入し、構築した建物パラメータを組み込めるような改良を行い、都市のメソから全球スケールでの気象影響を評価する方法論を確立し、最終年度にあたる４年目にはシミュレーションを実施し、都市影響を評価する。