大気の移流・拡散による都市気温の低減効果の解析とこれに基づく建物配置計画の提案

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450219
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 持田 灯 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00183658)
• 研究分担者: 佐藤 洋 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10260423) ; 富永 禎秀 新潟工科大学, 工学部, 助教授 (00278079) ; 吉野 博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30092373)
• キーワード: 都市温暖化 / 大気 / 都市の風通し / 建物配置 / 乱流拡散 / 実測 / 数値流体力学

研究概要

都市部の気温上昇は、地球規模の温暖化の倍数のスピードで進行している。このため、夏季の都市外部の温熱環境は劣悪を極めたものとなっている。これにより、冷房用電力消費も増加の一途を辿っており、都市の気温上昇の抑制は急務の課題である。本研究は、大気の移流・拡散作用による市街地内の高温領域から周辺および上空への熱輸送のメカニズムを有効に活用し、これにより都市部の気温上昇を抑制するための建物の規模・配置の計画方法を提案することを目的としている。
1)市街地内の移流・拡散による熱輸送量(熱フラックス)と市街地環境の実体把握
・夏季の代表日を対象として、市街地外部空間の移流・拡散熱フラックスと気温分布の関連を調査した。
・本年度の実測は、海陸風の影響が顕著な新潟沿岸部の中条町で実施した。
・実測データと気象データの分析から、移流フラックス、拡散フラックスの都市気温形成に及ぼす役割を分析した(これらの作業のために超音波型風速計を購入)。
2)建物の規模・配置と移流・拡散フラックスの関連に関する風洞実験と数値解析
(1)風洞実験 建物の規模・配置と市街地内の移流フラックス、拡散フラックスの関係を明らかにした。
(2)数値解析 基本ケースにおいて風洞実験と比較照合し、予測結果の信頼性を確認した上で、系統的な数値実験を実施し、街区形態(建物の規模・配置・密度)、周辺の状況(自然冷熱源の有無)と市街地内部の温熱環境(SET*)の空間分布の関連を調べた。また、緑地面積が同一の条件において、大きな緑地を集中的に配置する場合と、小規模緑地を分散的に配置する場合の利害得失を緑地と大気の熱交換の効率という観点から検討した。
・ここではLarge Eddy Simulation(LES)を用いた詳細な解析と持田等の開発した改良K-εモデルに基づく簡易解析を併用した。これを実施するためにcpuボードやメモリーボードを増設し、計算機能力の向上を図った。

研究成果

• [文献書誌] Akashi Machida,Shugo Murakami,Sangjin Kim,Ryozo Ooka: "CFD study on urban climate in Tokyo"Wind Engineering into the 21st Century. 1307-1314 (1999)
• [文献書誌] Shuzo Murakami,Ryozo Ooka,Akashi Mochida,Shinji Yoshida: "CFD analysis of wind climate from human scale to urban scale"Journal of wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 81. 57-81 (1999)
• [文献書誌] 長谷川正樹,持田灯,富永禎秀,三浦昌生: "市街地の形状・配置や気象条件が風環境に及ぼす影響"日本建築学会北陸支部研究報告集. 167-170 (1999)
• [文献書誌] 田村優佳,吉野博,佐藤洋,北条祥子: "住宅地の公園緑地とその周辺における温湿度及び窒素酸化物の実測調査"日本建築学会技術報告集. 8号. 151-154 (1999)
• [文献書誌] 田村優佳,吉野博,北条祥子,安田延壽,佐藤洋,佐々木澄: "都市内緑地の暑熱緩和・大気浄化効果に関する実測調査"日本建築学会技術報告集. 9号. 167-170 (1999)