鉛直気温観測による都市冷却プロセスの解明

通过垂直温度观测阐明城市降温过程

基本信息

批准号：
11J01023
负责人：
中村美紀
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Aichi University of Education (2012)Kyoto University (2011)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

都市大気の冷却プロセスの解明に向けて、昨年度に得た観測結果とモデル再現に基づき考察を行った。昨年度までに観測結果とモデルによる再現を行ったが、その理論的な部分を考察し、それによる大気の変動の可能性を議論した。再現モデルでは放射のみを考慮した灰色大気でその冷却率を計算した。先行研究では対流圏スケールの現実大気に見合うように冷却率の計算に必要な吸収係数が決められていたが、大気境界層の現実大気に合う再現モデルでは、吸収係数が変わっていた。そこで、吸収係数が波長特性を持つことを解明し、その過程で有効放射距離なるものを導入した。本研究で得た大気境界層は上から冷えるという結果は、大気境界層についても放射平衡がバックグラウンドにあることを示唆している。もしその影響が大きければ、意図的に大気状態を変えられる可能性も考えられる。例えば、砂漠のような平坦な場所で大気が放射によって安定成層しているのであれば、熱伝達率の大きい構造を地表面に配置することで、大気が対流する可能性がある。湿度が高い砂漠地帯では、大気が対流すれば雲が生じて、雨をもたらすこともできるかもしれない。さらに、ヒートアイランド現象が社会問題化しているが、大気が上空から安定することを考えると、都市の構成が大気の成層過程を崩壊しているのではなく、自然と起こっているという解釈をするのが妥当となる。昼間は地面温度の上昇が著しく、砂漠のような放熱状態に近いと考えることができる。しかし、緑化が進めば地面も冷却され、また人工物でも熱伝達率が大きければ同様の効果が得られる。すなわち、地面と大気の温度差の問題に帰着する。このように、昼間に地面と大気の温度差を付けないような工夫ができれば、砂漠に近い状態となっている都市大気状態は、森林のような大気状態に脱却することができると思われる。

为了阐明城市空气的冷却过程，我们根据去年获得的观察结果和模型复制品进行了考虑。直到去年，我们重现了观察结果和模型，并讨论了这一点的理论方面，并因此讨论了大气波动的可能性。再现模型仅考虑辐射，计算灰色大气中的冷却速率。先前的研究确定了计算冷却速率所需的吸收系数以匹配对流层尺度上的实际大气，但是在繁殖模型中，吸收系数却不同，这些模型与大气边界层的真实气氛相匹配。因此，发现吸收系数具有波长特性，在此过程中，引入了有效的辐射距离。在这项研究中获得的结果是，大气边界层从上方冷却，表明辐射平衡也在大气边界层的背景下。如果效果很大，则可能有意改变空气状况。例如，如果大气通过在扁平区域（例如沙漠）上的辐射稳定地分层，则可以通过在地面上放置高热传递系数的结构来使气氛对抗。在潮湿的沙漠地区，对流可能会导致乌云和雨水。此外，虽然Heat Island现象已成为一个社会问题，考虑到大气从上方稳定，但可以合理地解释城市的结构，因为它并没有破坏大气的分层过程，而是自然发生的。白天，地面温度显着升高，并且可以被认为接近沙漠样的散热状态。但是，随着绿色的进展，地面将冷却，甚至对于人造物体，如果传热速率很高，则可以获得相同的效果。换句话说，这导致了地面和大气之间温度差的问题。如果我们能够努力防止白天的地面和大气之间的温度差异，那么人们认为，与沙漠接近的城市空气条件可以克服到像森林这样的大气状态。