2016 Fiscal Year Annual Research Report
Three Dimensional Turbulent Structure over Cities using Advanced Monitoring and Simulation Technology
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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, 環境・社会理工学院, 教授 (90234161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足永 靖信 国土技術政策総合研究所, 住宅研究部, 室長 (20360464)
藤吉 康志 北海道大学, 低温科学研究所, 名誉教授 (40142749)
小田 僚子 千葉工業大学, 創造工学部, 准教授 (50553195)
鈴木 真一 国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (60462503)
稲垣 厚至 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (80515180)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水工学 / 水文学 / 都市気象学 / 乱流構造 / ドップラーライダー / ＬＥＳ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲリラ豪雨・突風災害・ヒートラインランドなど、都市の防災気象の正確な予測と対策は、喫緊の課題である。都市上空の乱流場は、その中核をなす最も本質的な物理過程であるが、その３次元構造の実測・解析は少なく、未解明である。本研究は、(a) 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）、(b) 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、以下の成果を得た。(1) ドップラーライダーの長期観測データから、接地境界層の乱流構造パターンが６つに分類できることを示した上で、その出現頻度・日変動パターン・発生大気環境条件（スケール相似則を含む）を明らかにした。(2) ６つの乱流パターンのうち、最も出現頻度が高く、物質輸送に重要な役割を果たすストリーク（筋状）構造のストリーク間隔について、流体力学的な無次元物理法則に基づいて、実験室スケールから実大気スケールまで統一的に説明し得る指標を提案した。(3) ドップラーライダー観測と同期して行った多点鉛直乱流観測からは、観測される乱流統計量分布を用いて、接地境界層の影響が及ぶ高さを規定する新たなスケール分離手法を提案した。(4) 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）からは、上記の観測結果から得られる知見が裏付けられると共に、観測では得られない、建物構造と地表面近くの突風率の物理的対応関係を明らかにした。また、多様な建物群からなる都市境界層ではあるが、大局的（スパン方向空間平均）には、乱流境界層の自己相似的な特徴が明らかにされた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] A numerical study of turbulence statistics and the structure of a spatially developing boundary layer over a realistic urban geometry2016
Author(s)
Inagaki, A., Kanda, M., Huda, A.,N., and Yagi, A., Onodera, N., and Aoki, T.
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Journal Title
Boundary-Layer Meteorology
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Evaluation of the outer-layer scaling in a developing urban boundary layer using lattice Boltzmann method.2016
Author(s)
Inagaki, A., Huda, A., N., Yagi, A., Kanda, M., Onodera, N. and Aoki, T.
Organizer
22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
Place of Presentation
Salt Lake City, Utah, USA
Year and Date
2016-06-20 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] The Height of Surface Layer Observed by Doppler Lidar in a Coastal Area of Tokyo.2016
Author(s)
Oda, R., Inagaki, A., Yagi, A., Kanda, M. and Fujiyoshi, Y.
Organizer
22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
Place of Presentation
Salt Lake City, Utah, USA
Year and Date
2016-06-20 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Scaling of Streaky Structures Observed by a Doppler Lidar.2016
Author(s)
Yagi, A., Inagaki, A., Kanda, M., Fujiwara, C. and Fujiyoshi, Y.
Organizer
22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
Place of Presentation
Salt Lake City, Utah, USA
Year and Date
2016-06-20 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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