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フィードバックパラメタリゼーションを用いた詳細なダウンスケールモデルの開発と都市暑熱環境・集中豪雨適応策への応用

飯塚 悟(名古屋大学)

研究領域
都市
研究テーマ
1: フィードバックパラメタリゼーションを用いた詳細なダウンスケールモデルの開発
3: 詳細なダウンスケールモデルの都市暑熱環境・集中豪雨適応策への応用
研究者インタビュー



  研究目的  対象地域と実施体制  研究成果  各年度の主な成果  発表論文  (参考)研究構成  

研究目的

(1)名古屋都市圏の暑熱環境(ヒートアイランド・猛暑)や集中豪雨の要因分析・影響評価・将来予測を可能とする「詳細なダウンスケールモデル」を新たに開発すること。
(2)詳細なダウンスケールモデルによる分析・影響評価・予測結果を基に、温暖化適応策の立案に繫がる手法の開発を行い、自治体が具体的な適応策立案の検討に活用できる研究成果を公開・配布すること。

研究地域と実施体制

対象地域
愛知県名古屋市、岐阜県多治見市
実施体制
共同研究参画機関: 東京工業大学、筑波大学、海洋研究開発機構、産業技術総合研究所
協力連携機関: 愛知県名古屋市、岐阜県多治見市
名古屋市・多治見市の猛暑
研究成果

 本研究の対象地域は、愛知県名古屋市や岐阜県多治見市を含む「名古屋都市圏」です。名古屋は日本の三大都市圏の中で最も猛暑頻度が高く、最近20年間(1995年〜2014年)の猛暑日(日最高気温が35℃以上)は282日に上ります(大阪は253日、東京は89日)。また、名古屋都市圏には、観測史上第2位の高温(40.9℃:2007年8月16日)を記録した岐阜県多治見市が含まれるほか、集中豪雨の問題もあります(2000年の東海豪雨、2008年の平成20年8月末豪雨など)。

 目的(1)の「詳細なダウンスケールモデル」は、大陸・国スケールの気候・気象現象から都市スケールの気象現象、街区・建物スケールの微気象現象までを一気通貫に解析できる「空間詳細化シミュレーションモデル」で、次の4つの特徴があります。(図1

  • 高精度且つ低コストの解析・予測が可能(スーパーコンピュータを使わなくても高精度の解析・予測が可能)。
  • 低コストで数多くのシミュレーション実験ができるため、解析・予測結果の信頼性(不確実性)の適切な評価が可能。
  • 気候変動適応研究だけでなく、さまざまな環境評価ツールとして汎用性・実用性が高い。
  • 本研究で導入した高解像度シミュレーションデータベースによる気候・気象モデルの開発・改良方法(フィードバックパラメタリゼーション)は、世界中の様々な気候・気象モデルの開発・改良に適用可能。

 目的(2)の温暖化適応策の立案に繫がる手法の開発に関しては、温熱環境と人間の温熱生理・心理を同時に計測できる人体装着型のシステムを開発し、被験者実験を通じて、温熱(暑熱)環境と人間健康の関係を詳細に把握しています。このような都市の高温化に伴う健康影響評価は、死亡には至らない健康影響を社会全体で定量的に評価する新しい試みです。(図2図3

 また、都市の温熱(暑熱)環境の将来予測に必要なシナリオの一つである、将来の都市形態シナリオとして、減災・防災型の都市形態シナリオを検討しています。現在、名古屋都市圏において、最も大きな懸念事項の1つは南海トラフ巨大地震ですが、その発生時には各種被害(津波・強震・液状化)が起きると予想されています。本研究では、都市形態の面でこれらの被害をいかに軽減するかという観点と、暑熱環境改善の観点を組み合わせた都市設計を検討しています。(図4

 被験者実験から把握した温熱(暑熱)環境と人間健康の関係と、詳細なダウンスケールモデルによる分析・評価・予測結果を基に、将来(2050年代が中心)の暑熱環境下における名古屋都市圏の健康影響評価を行い、健康影響評価マップを作成しています。

 最終的には、詳細なダウンスケールモデルによる分析・評価・予測結果や健康影響評価マップなどを公開・配布し、自治体(当面は名古屋市、多治見市)が具体的な適応策立案の検討に活用できるようにする予定です。

 なお、本研究の成果は、データ統合・解析システム(DIAS)にも搭載し、広く公開する予定です。


図1 「詳細なダウンスケールモデル」によるシミュレーション結果の例
JR名古屋駅の高層ビル群周辺の風の流れを示しています。
風の動きを速さに応じて色をつけることにより、どのような風が吹いているかがよく分かります。

図2 温熱(暑熱)環境と人間健康の関係把握のための計測装置
左:人体周辺の温熱環境を計測する装置。気温、湿度、風の動き、日射の影響を計測します。
右:脳波、心電波を測定する装置。人間の疲労(自律神経のバランス)を評価します。

図3 被験者実験
計測装置を人体に装着し、計測を行っています。

図4 減災・防災型都市形態シナリオ

将来(2050年代を想定)は人口が減少すると予測されており、その分都市も縮小すると考えられます。そこで、南海トラフ巨大地震発生時に津波・強震・液状化の被害が大きい場所を2050年代の都市域の縮小分として草原に置き換えることにより、都市域に対する減災・防災シナリオを考えました。このシナリオを詳細なダウンスケールモデルに入力して、都市の暑熱環境がどのようになるかを予測しています。


各年度の主な成果


発表論文


(参考)研究構成

 名古屋市は三大都市の中で最も猛暑日の出現頻度が高く、将来においてさらなる昇温も懸念されています。集中豪雨も多い都市です。また、近くには日本一暑い街として有名な多治見市があります。しかしこれまで、名古屋市や多治見市を含む名古屋都市圏の気候・気象に関するシミュレーション研究はほとんど行われてきていません。本研究では、地域気候・気象から都市気象、街区・建物周辺微気象までをズームインして解析可能となる新しいシミュレーションモデル(詳細なダウンスケールモデル)を開発するとともに、このモデルを用いて名古屋都市圏のヒートアイランド・異常高温(猛暑)・集中豪雨の要因分析・影響評価・将来予測から具体的な適応策立案に至る手法の開発を行います。

研究テーマ1:フィードバックパラメタリゼーションを用いた詳細なダウンスケールモデルの開発
・高解像度の都市気象シミュレーションモデルの開発・詳細な都市気象データベースの作成・ダウンスケールモデルを構成する地域気候・気象モデルの様々な物理過程のモデル化(パラメタリゼーション)
地域気候・気象から街区・建物周辺微気象に至る詳細な ダウンスケールモデルの開発
・最小レベルでは空間解像度数m規模を目指す
研究テーマ3:詳細なダウンスケールモデルの都市暑熱環境・集中豪雨適応策への応用
・「ヒートアイランド」「異常高温(猛暑)」「集中豪雨」の要因分析・影響評価・将来予測から具体的な適応策立案に至る手法の開発 ・「健康影響」や「エネルギー消費」等の社会影響を解析・評価する手法の開発
① ヒートアイランド ② 異常高温(猛暑) ③ 集中豪雨  の要因分析・影響評価・将来予測
具体的な適応策 立案への貢献
都市域(名古屋市/多治見市)レベルから居住域レベルまでを対象とした
ヒートアイランド・異常高温(猛暑)・集中豪雨の適応策立案に貢献