| 研究課題/領域番号 |
23K26214
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01520 (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 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2026年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2025年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 都市キャノピーモデル / 乱流フラックス / ヒートアイランド / GCM / 都市気象モデル / 都市幾何パラメータ / 全球気候モデル / 建物幾何パラメータ / メソ気象モデル / 運動量粗度 / 熱粗度 / ゼロ面変位 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来の気象シミュレーションでは都市は計算ドメインにわたって一様なパラメータが整備されていた。本研究では、都市効果を正しく計算に反映させるために不可欠な都市幾何パラメータデータベースを全球にわたって整備し、それを導入するためにオープンソース気象モデルWRFやNICAMを改良する。これらをコア技術とし、都市効果を正しく反映させた気候変動シミュレーションの実現、都市が気候変動を助長するか否かの解析、ヒートアイランド対策が気候変動への適応にどれほど効果があるかを明らかにすることに特徴がある。
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| 研究実績の概要 |
全球都市幾何データベースの構築を行った。構築したデータは平均建物高さ、建物高さの標準偏差、最大建物高さ、建ぺい率、フロンタルエリアインデックス、天空率、運動量粗度、ゼロ面変位、屋根面粗度である。データベースは３次メッシュ解像度を持ち、データベース構築に使用した元データの種別に応じ３段階のデータベースとなっている。詳細度な建物GIS情報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データのみが利用できるエルア用のレベル２プロダクト、建物に関する情報が何もないレベル３プロダクトを構築した。レベル２プロダクトは30 m分解能のデジタルサーフェスモデルDSMをフィルター処理し地物のシグナルを抽出し、レベル１プロダクトで校正することで建物高さを推定した。レベル３プロダクトはlocal climate zoneとGDPを用い、local climate zone毎に建物データを与える方法を採用した。レベル３プロダクトを適用する時点はアフリカ大陸の一部のエリアのみである。
作成した建物データを領域気象モデルに組み込み、東京を対象とした海風前縁の侵入動態に与える影響を評価した。地表面熱収支における顕熱フラックスは建物パラメータの組み込みにより大きく影響すること、それにより関東行きの海風侵入速度に差異が生じることが確認された。
建物パラメータを組み込む差異の顕熱フラックスのモデリング過程について、世界の20都市の都市のフラックス観測データを用いて検討を行った。乱流フラックスのモデル化によっても顕熱フラックスが100 W/m2以上の違いを生じさせることが確認された。建物パラメータを適切に反映させる顕熱フラックスモデリングの必要性が明らかにされた。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
全球建物データベースを完成させ、それについて国際学術誌に投稿を行った。
また、建物データベースを気象モデル導入効果を確かめ（メソスケール気象モデル）、建物データベースを適切に反映させるためには都市キャノピーモデルの顕熱輸送モデリングを改良する必要があることを確かめた。これについても学術雑誌に論文投稿準備中である。
全球気候モデルの導入にも着手し、計画どおりに進んでいるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度は、全球気候モデルの導入、および構築した全球都市幾何パラメータを反映できるようなモデルの修正を行う。モデル修正のポイントは下記の２点である。格子毎に現実的な都市幾何パラメータを入力できるようにする。都市幾何パラメータ分布を適切に反映するための顕熱輸送モデリングを修正する。
全球気候モデルにはオープンソースの全球気候モデルであるMPAS-Aを用いる。MPAS-AはWRFと類似のアーキテクチャであり、WRFでは都市幾何パラメータ導入の改良実績がある。MPAS-Aへの導入も2025年度中に実施できると考える。
モデルの改良後、都市幾何を反映した都市モデル、既往研究のような一様な都市幾何を反映した従来モデル、都市を草地に変えた非都市モデルの3つのシナリオでのシミュレーションを実施し、全球気候への都市影響が顕著になる空間解像度を明らかにする。
都市影響が顕著になる解像度において、熱波と対流性降水に注目し都市の気象・気候影響を評価する。
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