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2019 年度 実績報告書

稠密地上気象観測と境界層観測に基づく東京の都市大気立体構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H00838
研究機関首都大学東京

研究代表者

高橋 日出男  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (40202155)

研究分担者 三上 岳彦  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 客員教授 (10114662)
森島 済  日本大学, 文理学部, 教授 (10239650)
赤坂 郁美  専修大学, 文学部, 准教授 (40574140)
菅原 広史  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (60531788)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード都市気候 / 都市ヒートアイランド現象 / 気象観測 / 都市境界層 / 安定層 / 海陸風
研究実績の概要

これまでに設置した東京都心(千代田区)と都区部西部(杉並区)における2台の温度プロファイラ,および東京西郊(西東京市)のタワーに取り付けた温度ロガーによる観測,ならびに南関東の約130箇所に展開した広域METROSによる地上観測を継続し,鉛直方向と水平方向の気温観測データを連続的に取得するとともに,以下の解析を実施した。
昨年度の予備的な解析を踏まえ,3箇所における鉛直方向の気温データが揃う2019年の3月下旬から12月中旬を主な対象として,夜間から朝(前日18時から09時)の気温逆転層(安定層)の特徴を調べ,以下の知見を得た。
①東京西郊や都区部西部では10月後半から接地逆転層が頻出するようになった。都区部西部の逆転層上端高度は地上250-300mが多く,最下層の鉛直温位傾度が大きくなるにつれて上端高度の高い事例が増加した。
②最下層鉛直温位傾度の夜間最大値について地点間の回帰式を求めると,温位傾度の大きさは東京西郊に対して都区部西部は約2/3,都心では約1/4で,相関係数は0.8以上ときわめて大きい。すなわち,都心の下層大気は郊外の影響を受けており,都心でも地表面に近い気層が中立になるほどには鉛直混合は十分に進行していないことが示唆された。
③都区部西部の接地逆転層上端高度にあたる高度300m付近を中心として,都心よりも都区部西部の気温が高くなるクロスオーバー現象が顕著に認められた。この高度では夜間に1℃程度の気温の昇降が何回か現れ,気温の上昇時には上空の高温位層の高度低下があり,その際に接地層では逆転強度が増大する。
④夏季日中の海風侵入に関し,沿岸都市では海岸付近と内陸部との気温差が晴天日に比べて曇天日では1/2程度となる。同じ海岸付近でも市街地域では内陸部との気温差が小さく,市街地を中心としたヒートアイランド現象により海風の冷却効果が抑制されていると考えられる。

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

東京都心と都区部西部,東京西郊における鉛直方向の気温観測データは,温度プロファイラのメンテナンス等による欠測を除き概ね順調に取得されている。広域METROSによる稠密地上観測データも,一部に令和元年台風第19号の強風による百葉箱破損があったものの,ほとんどは良好に取得できている。なお,広域METROSのデータ回収は基本的に年間1回もしくは2回であるため,準リアルタイムで取得できる温度プロフィラのデータと比べて入手が半年程度遅れる場合があることから,水平気温分布と境界層鉛直構造との対比はこれからである。本研究のような複数地点における鉛直気温分布の継続観測は世界的にも類例がなく,データの蓄積段階であるが「研究実績の概要」に述べたように,これまで得られたデータからも,きわめて興味深い結果が得られつつある。以上のことからおおむね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

これまでに蓄積・収集された観測データは研究組織で共有しており,数か月の期間の解析においても興味深い結果が得られつつある。1年間の鉛直気温観測データが揃ったことから,郊外から都心に至る境界層の特徴の季節変化をまず明確にする。そして,特に夜間の気温逆転について,都区部西部の逆転層上端の気温が都心に比べてかなり高いこと,上空からの高温位空気の下降が示唆されることなどから,局地的な風系(陸風やヒートアイランド循環)などの解析を行う。昨年度は事例数の点から夜間の冷気移流に関わる陸風の挙動を考慮できなかったので,今年度は2019/2020年冬季の事例を解析に追加し,夜間の陸風の吹走(冷気移流)と郊外から都心に至る鉛直気温分布の変化との関係を明確にする。また,鉛直気温分布(境界層構造)と,広域METROSなど稠密気温観測から得られる水平気温分布との関係を解析し,都区部西部に認められる大きな水平気温傾度の発現を明らかにする。なお,夏季においては夕方から夜半過ぎに上空で気温上昇があり,都心では700m程度上空に安定層がしばしば認められる。このような東京上空の大気の特徴は従来報告されていないが,気象庁局地モデルでも上空での暖気移流が示唆され,このような外的要因による下層大気の変形についても解析を進める。さらに,日中における境界層構造に関し,都心と都区部西部とでは特徴がかなり異なっている。両地域では侵入する海風の系統が異なっている(東京湾/相模湾)ことを考慮しつつ,日中の境界層構造と水平気温分布との関係について解析を進める。なお,広域METROSの測器は小学校の百葉箱に設置しているため,新型コロナウイルス感染症の状況により回収が困難な場合には,自治体の大気汚染常時監視測定局(東京都環境科学研究所の研究協力者より入手)などのデータを用いて解析を進める。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] 小田原市沿岸域の気温分布と相模湾の海風の冷却効果との関係2020

    • 著者名/発表者名
      片山恵梨子・赤坂郁美
    • 雑誌名

      専修自然科学紀要

      巻: 51 ページ: 11-20

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microscale warming due to poor ventilation at surface observation stations2019

    • 著者名/発表者名
      Sugawara, H. and Kondo, J.
    • 雑誌名

      Jounal of Atmospheric and Oceanic Technology

      巻: 36 ページ: 1237-1254

    • DOI

      10.1175/JTECH-D-18-0176.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensitivity of ozone production to increasing temperature and reduction of precursors estimated from observation data2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno, H. and Tsunematsu, N.
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 214 ページ: 116818

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2019.116818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 夏季の南関東における局地風系の交替時刻の地域分布2019

    • 著者名/発表者名
      瀬戸芳一・福嶋アダム・高橋日出男
    • 雑誌名

      E-journal GEO

      巻: 14 ページ: 223-232

    • DOI

      10.4157/ejgeo.14.223

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 降水域の広がりに着目した東京とその周辺域における夏季強雨発現の地域特性2019

    • 著者名/発表者名
      岡 暁子・高橋日出男・中島 虹・鈴木博人
    • 雑誌名

      E-journal GEO

      巻: 14 ページ: 233-245

    • DOI

      10.4157/ejgeo. 14.233

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 都市表面温度と天空率の関係について2019

    • 著者名/発表者名
      ソ ユファン, 常松展充, 横山 仁, 本條 毅
    • 雑誌名

      環境情報科学論文集

      巻: 33 ページ: 55-60

    • DOI

      10.11492/ceispapers.ceis33.0_55

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 東京西郊から都心における夜間の境界層温度構造に関する予察的解析2020

    • 著者名/発表者名
      高橋日出男・菅原広史・瀬戸芳一・中島 虹・伊東佳紀・常松展充
    • 学会等名
      2020年日本地理学会春季学術大会
  • [学会発表] 関東平野における近年の風系変化の把握に向けた地表面粗度による観測風の補正手法2020

    • 著者名/発表者名
      瀬戸芳一・高橋日出男
    • 学会等名
      2020年日本地理学会春季学術大会
  • [学会発表] 東京とその周辺域における夏季の局地的な強雨発現頻度日変化の地域性2020

    • 著者名/発表者名
      岡 暁子・高橋日出男・鈴木博人
    • 学会等名
      2020年日本地理学会春季学術大会
  • [学会発表] Relationships between water vapor concentration index derived from GNSS and surface wind convergence during localized heavy rainfall in Tokyo in summer2019

    • 著者名/発表者名
      Seto, Y., Shoji, Y., Tsunematsu, N. and Takahashi, H.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 東京都心の冬季における気温鉛直構造の日変化2019

    • 著者名/発表者名
      中島 虹・高橋日出男・常松展充・菅原広史
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度春季大会
  • [学会発表] 冬季晴天弱風夜間の東京における気温および風の周期的変動の地域性2019

    • 著者名/発表者名
      中島 虹・高橋日出男・常松展充
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 東京都心域の冬季晴天弱風夜間における温位鉛直分布の経年変化2019

    • 著者名/発表者名
      中島 虹・常松展充・高橋日出男
    • 学会等名
      2019年日本地理学会秋季学術大会
  • [学会発表] 温度プロファイラー観測による冬季晴天日の東京都心域における都市境界層の特徴2019

    • 著者名/発表者名
      中島 虹・高橋日出男・菅原広史・常松展充
    • 学会等名
      2019年日本地理学会秋季学術大会都市気候環境研究グループ例会
  • [学会発表] 2019年5月4日に東京都内で発生した短時間強雨時の降水量分布と地上風系の関係2019

    • 著者名/発表者名
      中島 虹・常松展充・横山 仁・出世ゆかり・高橋日出男
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] 冬季晴天弱風日における朝の下部境界層時間変化のUAVによる観測2019

    • 著者名/発表者名
      野津雅人・松本 淳・瀬戸芳一・渡邊貴典・中島 虹・松崎祐太・Lyndon Mark Olaguera・齋藤有希
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] A promising new observation in the AsiaPEX - an unmanned aerial vehicle observation of evolution in the lower boundary layer in the morning2019

    • 著者名/発表者名
      Nodzu, M.I., Matsumoto, J., Watanabe, T., Seto, Y., Nakajima, K. and Matsuzaki, Y.
    • 学会等名
      AsiaPEX Kick-off Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 2018年7月猛暑におけるフェーン現象発生時の大気の鉛直構造2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊貴典・野津雅人・瀬戸芳一・松本 淳
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] Characteristics of thermal environment in high-density residential areas in Tokyo2019

    • 著者名/発表者名
      Tsunematsu, N., Ichihashi, A. and Nakajima, K.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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