環 境 シ ス テ ム 研 究 論 文 集Vol.33,2005年10月 次世代の天気予報モデルWRFへ の 都 市 キ ャ ノ ピー モ デ ル の 導 入 効 果 日下 博 幸1・Fei CHEN2・Mukul TEWARI3・ 平 口博 丸4 1 正 会員(財)電 力 中央 研 究所 地球工学研究所 流 体科 学 領 域(〒270-1194千 葉 県我 孫 子市 我 孫 子1646) E-mail:h-kusaka@criepi.denken.orjp 2 非会員 National Center for Atmospheric Research (P.O. Box 3000 Boulder, CO 80307-3000, USA) E-mail:feichengucar.edu 3 非会員 National Center for Atmospheric Research (P.O. Box 3000 Boulder, CO 80307-3000, USA) E-mail:mukul@ucar.edu 4 正会 員(財)電 力 中央 研 究所 地球工学研究所 流 体科 学 領域(〒270-1194千 葉 県 我 孫子 市 我 孫子1646) E-mail:hiromaru@criepi.denken.or.jp 次 世代 の天 気 予報 モ デルWRFが 米国大気研究センター,米 国環境予測セ ンター,米 国海洋大気庁予報シ ステ ム研 究 所 な どに よっ て 開発 され てい る.し か しな が ら,こ のモ デ ル にお け る都 市 の 取 り扱 い は ま だ不 十 分 で あ る.本 研 究 で は,Kusaka et al.(2001)に よっ て開発 され,Kusaka and Kimura(2004)に 都 市 キ ャ ノ ピー モデ ル をWRFモ デ ル に導 入 し,そ の イ ンパ ク トを評 価 した.都 市 キ ャ ノ ピー モデ ル を 導入 し た結 果,モ デル 地 表 面 は 日没 後 も大 気 を暖 め る よ うにな っ た.こ れ は,都 市 キ ャ ノ ピー モデ ル を導入 す る こ とに よっ て,従 来 か ら指 摘 され て き た都 市 気候 の熱 収 支 の特 徴 を,領 域 気象 モ デ ル で定 性 的 に表 現 で き る よ うにな りえ る こ とを意 味 してい る.ま た,都 市 キ ャ ノ ピー モ デ ル の導 入 が数 値 予 報 の精 度 を 向上 させ る 可能 性 を示 唆す る と と もに,夜 間 の ヒー トアイ ラ ン ドに対 す る都 市 の キ ャ ノ ピー効 果 の 重要 性 も示 唆 して い る. Key Words : WRF model , Single-layer urban canopy model , Urban heat island , Numerical weather prediction, Numerical simulation 1. は じめ に 近年,メ ソスケール気象モデル(以 下,メ ソモ デ ル) は,都 市の ヒー トアイ ラン ド現象,風 力発電などの環境 とエ ネ ル ギ ー に か か わ る気 象 の 予 測 ・解 析 ツー ル と して, 幅 広 く利 用 され てい る1)-8).Ichinoseら1)は 詳 細 な土 地 利用データと人工排熱データをメソモデルに導入 し,エ ネ ル ギ ー 消 費 が 都 市 の ヒー トア イ ラ ン ドに及 ぼす 影 響 を 評価 した.亀 卦 川 ら4)は メ ソモ デ ル,都 市キャノピーモ デ ル,ビ ルエネルギーモデルを利用することによって, エ ネ ル ギー 需 要 を推 定 した.村 上 ら5)は メ ソモ デ ル と非 線 形 型k-ε モデルを風力発電用風車の立地選択に応用 して い る.ペ ン シ ル ベ ニ ア 州 立 大 学(PSU)と 米 国大 気 研 究 セ ン ター(NCAR)が 開発 した第5世 代 の メ ソス ケ ー ル モ デ ル9)(PSU/NCAR-MM5,以 下MM5)は,世 界 で 最 も多 くのユ ー ザ ー を もつ メ ソモデ ル の一 つ で あ り,こ のモデ ル も ま た,環 境とエネルギーにかかわる研究に直接的, も し くは他 の モ デ ル との 併用 に よ り間 接 的 に 貢 献 して き た10).現 在,米 国 で は,NC照,米 国環境予測センター (NCEP),米 国海洋大気庁の予報システム研究所 (NOAA/FSL),米 国 空 軍 気 象 局(AFWA)な どが 共 同 で,研 究 用 モ デ ル のMM5や 天気 予 報 モ デ ル のEtaモ デルの後継モ デ ル に位 置 付 け られ るWeather Research and For (WRF)モデ ル を開 発 して い る11).し か しな が ら,現 時点 で は,都 市の効果は植生モデルのパラメータ調節とい う 形 で しか 考 慮 され て い な い.ヒ ー トアイラン ド研究をは じめ とす る都 市 の 大 気 環 境 の研 究 に この モ デ ル を利 用 す るた め には,地 表 面 モ デ ル の改 良 を行 うこ とが 望 ま しい. そ こで,わ れ われWRFプ ロジ ェ ク ト陸 面 モ デ リン グ グ ル ー プ で は,都 市 の 効 果 を よ り物 理 的 に考 慮 した都 市 キ ャ ノ ピー モ デ ル の導 入 を行 っ てい る.本 研 究 で は,都 市 キ ャ ノ ピー モ デ ル を含 むWRFモ デ ル とそ れ を含 ま な い標 準 のWRFモ デ ル を比 較 す る こ と に よ り,WRFへ の都 市 キ ャノピーモデルの導入効果を評価する. ―159―