2013 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能広域モニタリング・モデリングによる都市上空の３次元乱流構造の解明
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25249066
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神田 学 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90234161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤吉 康志 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (40142749)
小田 僚子 千葉工業大学, 工学部, 助教 (50553195)
稲垣 厚至 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80515180)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 乱流構造 / 都市気象 / ドップラーライダー / LES / 建物解像 |
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| Research Abstract |
本研究は、(1) 高い時空間分解能の広域乱流モニタリング（走査型ドップラーライダー）、(2) 建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリング（超並列ラージ・エディー・シミュレーション）、という２つの最先端技術を併用し、都市上空の３次元乱流構造の解明と、予測手法の確立を目的としている。今年度は、以下の具体的成果を得た。
(1) 走査型ドップラーライダーの通年観測により、大気境界層に出現する乱流構造の定性的分類を行い、それが、流体力学の２つの無次元パラメータ、リチャードソン数（大気安定度）、レイノルズ数（粘性に対する慣性力の強さ）で説明されることを示した。(2) 上記ドップラー観測と同期した固定点での屋上観測、および夏季１ヶ月間のみの風上側鉛直一次元観測を行い、乱流構造の空間的発達について検討した。(3) 上記ドップラーライダー観測点を含む、風向方向20kmおよび幅4kmの広大な都市領域において建物の一つ一つを2mで解像したLES大規模超並列計算を行い、乱流構造やガストについて初期結果を得た。
(4) 大規模LESの補足として、1km x 1kmの狭領域ではあるが、建物構造の異なる渋谷・新宿・田園調布の乱流構造解析を行い、建物構造と乱流特性の違いについて、系統的な分析を行った。以上の成果は、気象学会、土木学会水工学講演会、などで発表され、また、国際誌（Boundary-Layer Meteorology）に投稿準備中である。
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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
当初計画以上に進展している点と、完全には達成できなかった点があり、総体として概ね順調に進展していると判断する。
（１）計画以上に進展している点
観測された全乱流構造が、２つの無次元パラメータが極めて良好に分類可能であることが発見された。また、LESについては、計算手法の工夫により、当初計画していた8 km x 8kmよりも広大な20km x 4km の大規模都市気象計算を実現することができた。
（２）完全に達成できなかった点
屋上固定点（２箇所）での同期乱流観測システムは実現したが、期間限定で行う地上多点観測は、観測許可等の時間的制約で、今年度実現できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は概ね順調に進んでおり、大きな問題点は見当たらない。
以下の点で、次年度以降に向けて大きな研究展開があった。
（１）防災科学研究所の新型ライダーが導入され、当初計画していいたよりも格段に広域で高精度の乱流観測が可能となった。
（２）LES計算のための建物熱フラックス算定ソフトの導入が国総研の協力で可能となり、当初計画していた中立大気のLES解析だけでなく、安定・不安定時のLES解析も行う道が開けた。
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