S - 日本工業大学

コンクリート地盤面の熱収支特性の実測
～準実スケールモデルサイトの
微気候特性と周辺影響の把握～
１００３１１０阿部欽也
１００３１４４小川正徳
背景
近年、都市の気温上昇（ヒートアイランド）が問題
原因として
・地表面の人工化の進行
・緑・水面の減少
・人工排熱の増加
対策のために
ヒートアイランドのメカニズム
そのものの実態を把握！！
日本工業大学敷地内に実際の都市を想定した
準実スケールモデルサイトを建設
コンクリートブロック配置イメージ図
エネルギー交換の過程を把握！！
目的
継続研究の初年度として
・観測サイトの気候条件の把握
・コンクリート平盤の熱収支特性の把握
・サイトに及ぼす周辺影響の把握
準実スケールモデルサイト概要
視点
１００ｍ
５０ｍ
熱流板（Ｇ）
超音波風速温度計
熱電対（Ｔａ）
（Ｕ、ＷＤ、Ｔａ）日射計
100m
50m
熱電対（Ｔｓ）
長短波放射計
タワー
湿度変動計（ＬＥ）
雨量計
温湿度計
（Ｓ↓、Ｓ↑、Ｌ↓、Ｌ↑）
測器配置図
9月
N
NNW 30%
NW
20%
WNW
10%
W
N
NNW 30%
NW
20%
NNE
NE
SW
SSW
NE
ENE
WNW
10%
ENE
E
W
0%
E
ESE
WSW
0%
WSW
NNE
ESE
SW
SSW
SE
SSE
SE
SSE
S
S
0時～2時
12時～14時
NNW 30%
NW
20%
12月
N
NNW 30%
NW
20%
NNE
NE
N
NNE
NE
WNW
10%
ENE
WNW
10%
ENE
W
0%
E
W
0%
E
ESE
WSW
WSW
SW
SSW
SE
SSE
S
0時～2時
ESE
SW
SSW
SE
SSE
S
12時～14時
周辺影響の季節・時間帯ごとの風向の変化
大気の熱収支式
Ｒｎ＝Ｈ＋ＬＥ＋Ｇ
Ｒｎ＝Ｓ↓ーＳ↑＋Ｌ↓ーＬ↑
Ｒｎ：正味放射量（Ｗ/㎡）
Ｈ：顕熱輸送量（Ｗ/㎡）
ＬＥ：潜熱輸送量（Ｗ/㎡）
Ｇ：地中伝導熱量（Ｗ/㎡）
Ｓ↓：下向き日射量（Ｗ/㎡）
Ｓ↑：上向き日射量（Ｗ/㎡）
Ｌ↓：下向き赤外放射量（Ｗ/㎡）
Ｌ↑：上向き赤外放射量（Ｗ/㎡）
顕熱輸送量の算出方法
Ｈ＝αｃ（Ｔｓ－Ｔａ）
Ｈ＝Ｃｐρｗ´ｔ´ 〔：時間平均（３０分）〕
Ｃｐ：空気の比熱（Ｊ/ｋｇ・Ｋ）
αｃ：対流熱伝達率（Ｗ/㎡・Ｋ）
ρ ：空気の密度（ｋｇ/㎥）
Ｔｓ：表面温度（℃ ）
ｗ´：鉛直成分風向の平均からの偏差（ｍ/ｓ）
Ｔａ：気温（℃）
ｔ´：気温の平均からの偏差（Ｋ）
地表面の熱収支モデル
Ｒｎ：正味放射量
Ｓ↓
Ｌ↓
ａｌｂｅｄｏ
Ｈ
日射反射率
（Ｓ↑／Ｓ↓）
ＬＥ
Ｇ
Ｓ↑
Ｌ↑
12/2
12/3
12/3
JST
風向
Ｎ
360
Ｗ
270
Ｓ
180
Ｅ
90
Ｎ0
12/2
12/2
12/3
albedo
12/4
12/4
0.8
0.6
0.4
0.2
0
12/5
12/4
8
6
4
2
0
12/5
albedo
300
200
100
0
-100
12/2
G
風速(1m)
12/3
12/4
風速(m/s)
風向
熱量(W/㎡ )
Rn
顕熱輸送量(1m)
Rn-G
Ts-Ta
100
8
50
4
0
0
-50
12/2
12/2
12/3
12/3
12/4
JST
各熱収支項の時間変化
12/4
-4
12/5
温度差 (℃ )
顕熱輸送量 (W/㎡ )
JST
300
200
y = 0.33 x + 10.77
R2 = 0.71
100
0
-100
-100
0
100 200 300
顕熱輸送量(11m)〔W/㎡〕
顕熱輸送量(1m) 〔 W/㎡〕
顕熱輸送量(1m) 〔 W/㎡〕
９月
１２月
300
200
y = 0.43 x + 10.56
R2 = 0.60
100
0
-100
-100
0
100 200 300
顕熱輸送量(11m)〔W/㎡〕
タワー（ＣＴ）とコンクリート平盤の顕熱輸送量の比較
日中
夜間
大気加熱
Ｈ
蓄熱
蓄熱されにくい
放熱
地表面温度が下がらない
200
100
0
顕熱輸送量 (11m-1m) 〔Ｗ/㎡〕
-100
Ｎ
0
Ｅ
90
Ｓ
180
Ｗ
270
Ｎ
360
200
100
0
-100
Ｎ
0
Ｅ
90
Ｓ
180
Ｗ
270
９月夜間
１２月夜間
-50
Ｅ
90
300
風向(11m)
0
Ｎ
0
１２月日中
風向(11m)
50
-100
顕熱輸送量 (11m-1m) 〔Ｗ/㎡〕
300
Ｓ
180
風向(11m)
Ｗ
270
Ｎ
360
顕熱輸送量 (11m-1m) 〔Ｗ/㎡〕
顕熱輸送量 (11m-1m) 〔Ｗ/㎡〕
９月日中
Ｎ
360
50
0
-50
-100
Ｎ
0
Ｅ
90
顕熱輸送量の差と風向の関係
Ｓ
180
風向(11m)
Ｗ
270
Ｎ
360
まとめ
・albedoが大きい→日中表面温度が上がらない
・蓄熱の効果が大きい→日中顕熱輸送量が小さい
・周辺から受ける影響→風向による差が不明確
今後は今回得た基礎データをもとに
都市の熱環境研究を進めていくことが課題である

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