| 研究課題/領域番号 |
23K20986
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01498 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23020:建築環境および建築設備関連
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| 研究機関 | 東京工芸大学 |
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研究代表者 |
義江 龍一郎 東京工芸大学, 工学部, 教授 (60386901)
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| 研究分担者 |
玄 英麗 東京工芸大学, 工学部, 助教 (20770564)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 大気環境アセスメント / 大気安定度 / 無次元濃度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々は大気安定度が汚染物質濃度に及ぼす影響度を表す関数 SER_C*（Stability Effect Ratio for C*）を提案している。SER_C*は大気安定度が中立時の無次元濃度に対する非中立時の無次元濃度の比率である。この無次元量SER_C*を、長期大気汚染観測データの分析ならびに都市形態や大気安定度を変化させた温度成層風洞実験や数値流体解析により、リチャードソン数の関数として一般化する。さらに観測結果や領域気象解析結果に基づく大気安定度の発生確率データベースを作成して、大気汚染に対する新たな環境アセスメント手法を構築する。
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| 研究実績の概要 |
Ⅰ．パスキル安定度階級とリチャードソン数との対応の調査
東京タワーでの上空の温度観測データと皇居近くのドップラーライダによる上空の風観測データおよびWRFによる地表面温度解析値を用いて，実際の大気条件下でのバルクリチャードソン数Rbの発生頻度とその範囲を調査した。得られたRbの範囲は，これまでの風洞実験のRbの範囲よりもかなり広いことが明らかとなった。またパスキル安定度とRbとの対応も調査した。パスキル安定度とRbは平均的な傾向が概ね対応するが，安定度によっては対応していない時も多いことが分かった。
Ⅱ．大気安定度を変化させた風洞実験
まず中立大気条件の下で、風速を 0.4 m/s程度(レイノルズ数8000程度)まで低くしても、実験気流の無次元プロファイルに対しても、街区内の無次元濃度に対してもレイノルズ数依存性が小さいことが確認された。次に、大気安定度を変化させて実験気流や街区内の濃度を測定した。不安定度が増すと下層部の風速と乱れが大きくなり、街区内濃度およびSER_C*は小さくなった。安定度が増すと逆の傾向となり、特に強安定のケースでは濃度およびSER_C*が非常に高くなった。今年度の検討によりSER_C*に対するRbの範囲を、これまでの数倍まで拡大することができた。上記1の結果を2023年度の日本風工学会年次研究発表会論文2編、Ⅱの結果を日本建築学会大会論文2編としてまとめ投稿した。
Ⅲ. 長期大気汚染観測データを用いたSER_C*の分析
毎正時の大気安定度をパスキル安定度階級および上記のRbに基づき分類した。東京都環境局の各大気汚染観測点での毎正時NOx 濃度を、代表風速、代表長さ、代表汚染物質排出速度で基準化して無次元濃度C*に換算し、中立状態時の無次元濃度と非中立状態の無次元濃度との比SER_C*を求め、バルクリチャードソン数の関数として表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
「研究実績の概要」で述べたとおり、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ⅰ．パスキル安定度階級とリチャードソン数との対応の調査
上記の「研究実績の概要」に述べた研究成果を審査付き論文にまとめる。
Ⅱ．大気安定度や都市形態を変化させた風洞実験と数値解析
今年度は都市街区モデルの形態を変化させた汚染物質拡散風洞実験を行い、昨年度に均一街区ブロックの実験で求めたSER_C*が一般性を有するのかどうかを検証する。また都市街区内の流れ場についてもPIVで測定し、大気安定度によってそれがどのように変化しているのかについても明らかにする。さらに、上記風洞実験を対象とした数値流体解析でSER_C*の再現精度を確認した上で、実スケールの数値流体解析によって、より広いリチャードソン数範囲及び都市形態をカバーする。
Ⅲ. 長期大気汚染観測データを用いたSER_C*の分析
上記の「研究実績の概要」に述べたとおり、東京都環境局のNOxデータを用いてSER_C*を求めバルクリチャードソン数の関数として表したが、かなりばらつきの多い結果となっている。バックグランド濃度を差し引いたり、期間を拡張して分析を行ったりして、ばらつきを小さくできるか否かを検討する。
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