Development of local-scale ashfall prediction method in urban districts by merging observations and building-resolving CFD model

通过合并观测和建筑物解析 CFD 模型开发城市地区局部灰烬预测方法

• 批准号: 21H01591
• 负责人: 竹見 哲也
• 金额: $ 10.57万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01591/
• 关键词: 大気拡散; 降灰; 予測; LES; 火山防災; 火山灰; 都市災害

本研究課題では、観測データと高解像度数値シミュレーション技術を融合し、火山噴火に伴う火山灰の拡散および降灰を市街地内の局所規模で予測する評価手法を確立することを目的とし、今年度の研究を進めた。桜島火山からの降灰を想定し、これまでの気象観測情報に基づき、非降水時および降水時の噴火イベントを抽出した。火山噴出量に係わる計測値は、気象庁による推定値および京都大学防災研究所桜島火山観測所による観測値を用い、火山噴出量データを収集した。抽出した噴火事例において、鹿児島市街地を対象とした解析を進めた。2021年度に開発した建物解像気流・拡散LESモデルにより、火山灰の大気拡散および降灰を想定し、市街地における物質輸送の数値シミュレーション・予測実験を実施した。数値シミュレーションにおいては、建物の立地パターンや立地密度、建物高さの凹凸といった市街地の幾何学的な形状に着目し、建物の配置密度や気流に対面する見付面積率といった建物配置を記述する幾何学パラメータにより街区の特徴を定量的に評価した。市街地内での物質輸送の数値シミュレーションを実施し、物質量の高濃度領域と低濃度領域の分布特性や滞留時間について分析し、市街地の幾何学的形状に対する濃度分布の依存性について解析した。また、実在都市での気流や拡散は対象とする都市形状への依存性が高く、対象都市の特殊性を排除することは容易ではない。一方で、市街地の幾何学的形状を量的に示すパラメータにより濃度分布パターンを整理できれば、より普遍的な理解を得ることができる。そこで、実在都市を模した理想的な粗度分布を与えた物質拡散の数値実験を行い、建物間の距離と建物高さとの関係によりキャノピー内部での気流構造が変化し、その結果として濃度分布も変化することを示した。これらの研究で得られた成果は、国内外の学会等で発表し、学術誌に論文を発表した。

This research topic で は, 観 デ ー タ と high resolution the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン technology し を fusion and volcanic eruptive に う ash の company, scattered お よ び ash fall を city street to で の bureau scale to measure す る review 価 gimmick を establish す る こ と を purpose と を し, our の research into め た. Sakura island volcanoes か ら の drop ash を し scenarios, こ れ ま で の 気 like 観 measuring intelligence に base づ き, the precipitation お よ び precipitation when の fire-breathing イ ベ ン ト を spare し た. Amount of volcano に department わ る measuring numerical は, 気 庁 に よ る presumption of numerical お よ び Kyoto university institute of disaster prevention sakura island volcanoes 観 に by measuring よ る 観 numerical を measurement using い, volcano デ ー タ を 収 set し た. Spare し た spray fire case に お い て, deer island where city street を like と seaborne し た parsing を into め た. 2021 annual に open 発 し た building solutions like 気 flow · company, LES モ デ ル に よ り, ash の big 気 company, scattered お よ び ash fall を し scenarios, the city street に お け る material conveying の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン, be be 験 を be applied し た. The numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に お い て の は, building site パ タ ー ン や site density, high building さ の is concave and convex と い っ た city street in the な の geometry shape に with や の configuration し, building density flow 気 に surface seaborne す る see pay area rate と い っ た building configuration を account す る geometry パ ラ メ ー タ に よ の り block, 徴 を に of quantitative evaluation of 価 し た. Within the city street to で の material conveying の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be し, content quality の の と low concentration field distribution characteristics of high concentration field や residence time に つ い し て analysis, city street の geometry shape に す seaborne る concentration distribution の dependency に つ い て parsing し た. ま た, be in urban で の 気 flow や scattered は company like と seaborne す る urban shape へ の high dependence が く, like urban の seaborne particularity を exclude す る こ と は easy で は な い. One party で, city street の geometry shape を quantity に shown す パ ラ メ ー タ に よ り concentration distribution パ タ ー ン を finishing で き れ ば, よ り な understand を generally to る こ と が で き る. そ こ で, be in urban を し た ideal な roughness distribution を and え た scattered の material company, the numerical be 験 を い, building と の distance between building high さ と の masato is に よ り キ ャ ノ ピ ー internal で の 気 flow structure が - し, そ の results と し も て concentration distribution - the す る こ と を shown し た. The られた achievements <e:1> obtained from で research by <s:1>, the で reports from domestic and foreign <s:1> societies, etc., and the を reports from academic journals た papers.

项目成果

Impacts of urban morphometric indices on ventilation

• DOI: 10.1016/j.buildenv.2022.109907
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Building and Environment
• 影响因子: 7.4
• 作者: G. Duan;K. Nakamae;T. Takemi

大連海事大学(中国)

大连海事大学（中国）

Large-Scale Turbulence Structures in the Atmospheric Boundary Layer Observed above the Suburbs of Kyoto City, Japan

• DOI: 10.1007/s10546-022-00707-8
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Boundary-Layer Meteorology
• 影响因子: 4.3
• 作者: Mitsuaki Horiguchi;K. Tatsumi;A. Poulidis;Toshiya Yoshida;T. Takemi

Combining mesoscale meteorological simulation and building-resolving large-eddy simulation to assess the impacts of global warming on wind hazard in urban districts

结合中尺度气象模拟和建筑物解析大涡模拟评估全球变暖对城市地区风害的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Tetsuya Takemi;Guangdong Duan;Kumi Nakamae
• 通讯作者: Kumi Nakamae

The Impact of Topography on the Initial Error Growth Associated with Moist Convection

地形对湿对流初始误差增长的影响

• DOI: 10.2151/sola.2021-024
• 发表时间: 2021
• 期刊: SOLA
• 影响因子: 1.9
• 作者: Wu;P.;and T. Takemi
• 通讯作者: and T. Takemi