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Academic year: 2021

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(1)

P-04

均質な地表面上での不均質なフラックス分布に関する研究

○樋口篤志

1

・田中賢治・石田祐宣・玉川一郎・CAPS 参加メンバー

2

1. はじめに

乱流機群の発達に伴い,現在熱収支の項目を独立で計測で きるようになった.それに伴い,熱収支式で表現される各項 の計が閉じない問題(imbalance問題と呼ばれる)が顕在し ている.imbalanceに関して,計測機の問題に関しては石田 ほか(2004)による比較実験の結果,imbalanceを解消しう るほど,各計測機間の誤差がないことがわかった. 一方, より大きな渦による循環の寄与も数値実験(LES)の結果か ら示されている(e.g., 渡辺・神田, 2002).そこで,自発的 に発生した若手中心の活動であるフラックス野郎&お嬢の会 (戸田ほか, 2000; 石田ほか, 2004)と,水文コミュニィティ で継続して観測が継続されている琵琶湖プロジェクト(中北, 2000)が合流する形で,総合的な乱流観測(Catch A Plume by SATs, CAPS;玉川ほか,2004)が実施された.本稿はそ の一部に関して報告する.

2. Catch A Plume by SATs (CAPS)

図1はCAPS2002時での測器群を示す.観測対象地域は 琵琶湖北東岸に位置する水田地帯で,観測時には多くの領域 内が稲刈りが終了しており,均質な地表面状態であったとい える.この中に超音波風速温度計(SAT)や水蒸気変動計等, 乱流自身を計測できる早い応答速度を持った測器群を多く設 置した.また,鉛直方向の情報を得るために,風の場ではドッ プラーソーダを2機設置し,さらに温度場を計測するために 3時間に1度,ゾンデを放球した.水平方向のある距離内の 平均化されたフラックスを計測するためにシンチロメータを 計4セット設置した.加えて,集中観測日を設け,セスナ機 に熱映像計測機を搭載し,対象領域の地表面温度も計測した. 136˚ 13' 48" 136˚ 14' 00" 136˚ 14' 12" 35˚ 29' 00" 35˚ 29' 12" 35˚ 29' 24" 35˚ 29' 36" 35˚ 29' 48" 0 0.5 km C1 C2 C3 C4 C5 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 V1 V2 Path 1 Path 2 Path 3 Path 4 135˚ 30' 135˚ 45' 136˚ 00' 136˚ 15' 136˚ 30' 35˚ 00' 35˚ 15' 35˚ 30' 35˚ 45' 100 200 200 200 400 400 400 400 400 400 600 600 600 600 600 600 600 800 800 800 135˚ 30' 135˚ 45' 136˚ 00' 136˚ 15' 136˚ 30' 35˚ 00' 35˚ 15' 35˚ 30' 35˚ 45' 010 20 30 km Legend Vertical measurement (V1: sonde, sodar) Vertical measurement (V2: sodar only) Super sites

(C: both H & LE)

SAT sites (S: H only) Scintillometers (Path 1-4) 図1 CAPS2002での測器群配置(玉川ほか,2004) CAPS2002での反省点をふまえ(計測範囲がCAPSとし ては広すぎた),2003年にもほぼ同数のSATを持ち込んだ 総合観測(CAPS2003)を実施した.計測機器群は図1のほ ぼ北半分の領域にのみ展開し,さらにplumeを直接計測す るために熱伝対網を展開した.

3. CAPS 2002 における初期成果

図2晴天日での典型的な温位の時間高度断面図を示す.晴 天日の典型的なCBLが発達している様子が分かる.また, 図3は図2日と同一12時の顕熱分布の一例を示す.この顕 熱の場所による違いは地表面状態の違いによるものではなく, 時間変化とともに,randomに変化していくことがこの観測 でわかった.これは,観測によって渡辺・神田(2002)の結 果を示唆するものとなった.ほかの項目に関しては当日示す 予定である. 282 283 284 285 286 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 Potential Temp. 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 HEIGHT(m) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 (JST) 図2 11/17の温位の時間高度断面(玉川ほか,2004)

2002, Nov.17, 12h, Sensible Heat (Wm-2)

136 13' 40"E 136 14' 00"E 35 29' 00"N 35 29' 20"N 35 29' 40"N 0  0.5  km c2 c3 c4 s0 s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 128 104 105 135 134 127 82 112 82 110 116 110 125 Avrg.  113 図3 CAPS2002で計測された顕熱分布の例(玉川ほか,2004)

4.

おわりに

以上駆け足で本観測の概要および初期成果について記載し た.解析は現在進行形であり,多くの人たちに扱いやすい用

にdataを順次internetで公開3している.CAPS2002で得

られたdataで2.3GB,CAPS2003では生データで7.1GB ものデータを吐き出した.これらのデータを財産として利用 できるかは今後の解析にかかっている. 引用文献 石田祐宣ほか (2004): 水文・水資源学会誌, 17, 43-60. 玉川一郎ほか (2004): 水文・水資源学会誌, (投稿中). 戸田求ほか (2000): 水文・水資源学会誌, 13, 396-405. 中北英一 (2000): 水文・水資源学会誌, 13, 429-438. 渡辺力・神田学 (2002): 水文・水資源学会誌, 15, 396-405. 1フラックス野郎&お嬢の会 : flux@tama.cive.gifu-u.ac.jp 2藤吉康志・山下和也・荒澤良平・松島大・松浦陽介・朝岡良浩・ 渡辺浩明・浅沼順・斉藤誠・家本薫・小野圭介・宮崎真・多田毅・鈴 木善晴・原耕一郎・清水保・鎌田雅憲・檜山哲哉・田中弘樹・民田晴 也・山本宗尚・松原卓美・八田由希子・近藤善美・佐藤暁子・山本 鉱・高橋仁・小林菜花子・西村吉弘・伊藤龍也・林泰一・村田文絵・ 山根悠介・手嶋あかり・石川裕彦・堅田元喜・甲山治・石岡賢治・相 馬一義・宮田昇平・諸橋真琴・渡辺裕司・萬和明・岩田徹・野尻淳 司・伊野部京子・松井一浩・吉田直矢・田中健路・中北英一(所属・ 敬称略) 3ftp://higu.hyarc.nagoya-u.ac.jp/pub/datasets/

図 1 は CAPS2002 時での測器群を示す.観測対象地域は 琵琶湖北東岸に位置する水田地帯で,観測時には多くの領域 内が稲刈りが終了しており,均質な地表面状態であったとい える.この中に超音波風速温度計 (SAT) や水蒸気変動計等, 乱流自身を計測できる早い応答速度を持った測器群を多く設 置した.また,鉛直方向の情報を得るために,風の場ではドッ プラーソーダを 2 機設置し,さらに温度場を計測するために 3 時間に 1 度,ゾンデを放球した.水平方向のある距離内の 平均化されたフラックスを計測するた

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