Improvement of city-scale LES model and its applications

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近年の都市の暑熱環境悪化に伴い, 都市気象の基礎研究と科学的知見に基づく暑さ対策の検討が重要視されている. 私たちの研究室ではこのようなニーズに応えるべく, 大規模乱流の直接シミュレーション(LES)に基づく都市街区気象シミュレーションモデル(City-LES)を独自に開発してきた. 本研究では, このモデルの初期条件・境界条件部分を改良し, より多様な条件の高精度のシミュレーションの実現を目指す. 令和4年度は主に, (1) スピンアップ機能によって生成した地表面温度の精度検証と, より確からしい表面温度の計算方法の検討, (2) 昼間の対流が活発な時間帯に対応できる流入乱れ生成手法の開発を行なった.(1)のスピンアップ機能では, ヘリコプターから観測した熱画像とスピンアップ機能によって生成した地表面温度を比較し, 精度検証を行なった. この結果, 実装したスピンアップ機能を用いることで, 日向・日陰ができることによる高温域・低温域の分布をよく再現できることがわかった. しかし, 地表面温度のヒストグラムを見ると, 観測値を必ずしもよく再現できていない場合があった. これは, 道路や草地といった同一のカテゴリの地表面の中でも物性にばらつきがあることが理由と考えられ, これを考慮できるような手法を検討する必要があることがわかった.(2)の流入乱れ生成手法の開発では, 昨年度得られた知見をもとに, 特に昼間の対流が活発な時間帯において, 対流境界層の特性を保持しながら乱れをリサイクルする方法を開発した. この方法は, 既存手法より流入境界近くの乱れを尤もらしく再現できる. また, 気象学分野・CFD分野で開発されてきた乱れ生成手法を相互に比較し, それぞれの手法の特徴を整理した.