2014 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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| 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, 特任教授 (40142749)
小田 僚子 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (50553195)
稲垣 厚至 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80515180)
足永 靖信 国土技術政策総合研究所, 住宅研究部環境研究室, 室長 (20360464)
鈴木 真一 独立行政法人防災科学技術研究所, 観測・予測研究領域 水・土砂防災研究ユニット, 主任研究員 (60462503)
仲吉 信人 東京理科大学, 理工学部土木工学科, 講師 (90706475)
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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 / LES / ドップラーライダー / 建物解像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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)ライダーの連続観測データから、乱流構造パターンを分類した上で、その出現頻度の季節・時間的特徴を定量化した上で、気象要素と対応させデータベースを構築した。
(2)高頻度で出現し物質・運動量交換に重要な役割を果たす大規模筋状構造の筋間隔を定量的に分析し、大気境界層高度で無次元化された筋間隔と局所的なシアーによってスケールの異なる実験データや数値計算結果を含め包括的に整理できることを発見した。
(3) ライダー観測と同期する形で、地上多点観測と高所作業車を用いた低層大気観測を行い、上空の筋状乱流構造が、地表面付近の物理量変動に支配的な影響を及ぼしていることを見出した。
(4) 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の分析を進め、内部境界層の空間的発達過程や、ガストの建物幾何依存性について把握した。
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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
ほぼ研究計画通りに目標が達成されている。
現地観測は、当初想定していた規模よりも予算的な関係でやや縮小したが、研究の進展に大きな影響はなく、良い結果が得られている
筋状乱流構造の定量的解析は想定以上の結果であり、唯一の無次元パラメータで筋状間隔が実験室スケールから大気スケールまで統一的に解明されたことは大きな成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り、研究を継続する予定である。
ライダー観測および現地観測では目標としていた以上の成果が得られたので、引き続き、データの蓄積をすすめると同時に、今後は、大規模数値計算、とりわけ、建物からの熱フッラクスを考慮した計算を行い、中立時だけでなく、不安定時の乱流構造を再現し、ライダーの観測データと比較検討していきたい。
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