NII-Electronic Library Service 【論 文
1
UDC ：624．
042．
41 ：614．
8 日本建 築学会構造系 論 文 報 告 集 第 363号・
昭和 61 年5月地 形 解
析
を
考 慮
に
入
れ た
地 表
風
の
強
さ
の
算 定
一
台 風災 害
に お よぼす局 所地 形
の影 響
に関
す る研
究 （
V
）
一
正 会 員 正 会 員羽
倉
弘
人
＊小
泉
俊
雄
＊＊1
．
序 論 著 者らは前 報 （1
）か ら （皿 ）1）−
3）で台風にと も な う 風 に よ る木造 建築物の被害分布をも と に， 風力分布を推 定す る た めに 必要な地 形 因 子の検討 を行っ た。
解析には 台風7513
号に よ る 八丈島と台風7709
号に よ る沖 永良部 島の台風災害の事例を用いて行っ た。 まず，
台風前 後に 撮影さ れ た空中写真を も とに木造建築 物の被 害を判 読 し，
被 害分布図 を作成 し た。
こ こで，
建築 物 被 害に は個々 の建 築物の耐風性能が か か わ る が，
建 築 物 群の被 害 率に つ い ては そ れらが平均化さ れた もの とな り，
風 力 分 布と 仮 定で き る と し た。 回 帰 分析
を行い風 力 分 布にお よぼす 各地 形 因 子の効 果につ い て解 析 し た。 その結 果，
険し い 地 形で ある 八 丈 島で は土地の形 態，
標 高な どの立 体 的 地 形 情 報の因 子が，
また平 坦な地 形である沖 永 良 部 島で は 海 岸 度の よ う な面 的 地 形 情 報の因 子 が，
その地 域の地 形 の特 徴 を表現 する因 子 と し て，
風力の分布を 説 明 す る主 た る要 因とな っ て い る ことを 明らか に した。
前報 （Iv
）4） レま （1
）か ら （皿）の結果を ふ ま えて，
局 地 的な風 力 分 布 を局所 地 形に よ る地 形 分 類を も とに推 定する方 法 を開 発し た。
こ こで 示し た方 法は， まず風 力 分 布に影 響 をお よ ぼ す と考え ら れ る地 形因子を用い て，
対 象 とする地 域の地 形 を分 析し，
風力に関す る 地形 分 類 図を作 成し た。
分類され た各地 形 につ いて，
その地域に 強い風 を もた ら す 風 向に対し て ど の よ うに作 用 する か （風 を強め る地 形なのか，
弱め る地 形なの か ）を判 定 し た。
次い で地 域ご との相対的な 風 力 を算 定 し，
風 力 分 布 を推定し た も のであ る。 本 論 文は八丈 島，
沖 永 良 部島，
石垣島お よ び干 葉 県に お け る気 象 官署の台風時の気象デー
タ を用い て地 形 解 析 を もと に地表の 風速，
風向を算定す る実験 式 を作 成 した。 また，
八 丈 島の地 形 模 型 を用い た 風 洞実 験を行い，
これ まで の本 研 究に おける研 究 結 果の確 認を行っ た もの であ る。 2．
本論 文にお け る地 形の 定義 本 論 文で扱 う地 形を次の ように定 義する。 広 域 地 形 情 報 ：広い地 域の地 形 情 報で あ り，
そ れを表 現す る た めに，
対象とす る地 点か ら山 頂 まで の距離，
山 頂から海まで の距 離 などの地形 因子で表現 する。 小 地 域 地 形情 報 ：小地域の地 形 情 報で あり，
それを表 現 す る た めに，
斜 面 形 態， 傾 斜， 起 伏 量 な ど の地 形 因子．
で表 現 する。
前 報 （1
＞ か ら（IV
＞に いう局 所 地 形はこ の範ちゅ うに属す る。
微 地 形 ：対 象とする地 点 周 囲の崖， 鞍部、
小山 などの小 規 模 特 徴 的 地形。
3．
地 形 解 析 を考 慮に入 れ た 地 表 風の強さ の算 定 台 風 域 内の上 空 風 速， 風 向お よび 地形をもと に，
風速 比 と し て上空風速に対する地表風速の比，
お よ び風 向の 変 位 角とし て上 空 風 向に対す る地表風向の 変 化を算 定す る実 験 式 を作 成し た。
作 成にあたっ て は風速比，
風向の 変 位 角と，
個々 の地 形お よび 上 空風速との関 係を仮 定し 最 小 自乗 法を用い て係 数 を定め た。 解 析 手 順と して，
ま ず 広 域 地 形 情 報 を も とに風 速 比，
風向の変位 角を求め，
求まっ た地 表風向に対し て小地域地形 情 報を取り入れて 解 析し， さ ら に地 表 風向に対し て微地形 を取り入れて解 析 し た。
（ユ） 上 空風 速， 風 向の算 定 台風域 内にお け る高度約 500m か ら1000m 以 上の傾 度 風 を上 空風 速と仮 定し，
次式に よ り求 め た5〕。
C・
sin B−
rfVc
＝2
・ 千葉工業大学 教 授・
工博 榊 千 葉工業 大学 講 師・
工博 （昭 和6 年8月5日原 稿 受理 ｝・
（
C ’
s’nヂ
ー
「）
2＋誹
…・
・
…
（・） ここ にVc
：上空 風 速 （m ／s）C
：台風の移 勤 速 度 （m ／s）B
：台 風の 進 行 方 向と観測 点との閲の時 計回りを 正 に とっ た角 度 （度 ）・
− 31 一
N工 工一
Eleotronio Libraryr ：測 点と台風 中 心まで の距 離 （m ）
f
：コ リ オ リパ ラ メー
タ （1／S） ρ ：空 気の密 度 （kg／m3 ）P
：観 測 点の気 圧 （kg
／m・
sz）P
＝
＝
P。十（P。
。
−
P。）e一
早 Pc ：台 風の中心気 圧 （kg／m・
sz） P＿
：台 風 周 囲の標 準 気 圧 （kg
／m・
sz） rm ：最 大 旋 衡 風 速 半 径 （m ） 風 向につ い て は， 理 論 的に は台 風の中 心 を 中心と する 円の接線方 向であるが，
その風 向 が 地 表に到 達す る場 合，
一
般に気 圧の等 圧 線と βの偏 角を な し て， 高圧部か ら 低圧部へ 吹き 込 むことにな る。
偏角βにつ い て は，山元， 光田の研 究5）の ほ か，
多く の研究や文 献5）−
12） が あ る。
こ れ らの研究を総合す る と偏角は台風の強さ や，
台風の中 心 か らの距離， 地表摩擦の大き さ等に依 存してい る が，
陸上に おいて約10
度か ら45
度と なっ て いる。 本 論 文で は台風の う ちで も強い台風 を扱っ て いるの で，
偏 角の値 は多 少 大き目の 35度と し た風 向 を 便 宜 上，
上 空 風 向 と 呼ぶことに し，
以 後の解 析を行っ た （図一
1）。
測 点 （ x蟻
冂 臼 風の中心 Y L空 風 向 図一1
上 空 風 向1
八 棚 候 所鵬 騨墜 鰡
3−
（旧 方 會 八 丈 島 5 1fiip永良郭測 候 所 5 凱 沖永 良 部 測候 所 沖永 良 部 島 石 垣 島一
T 葉 県 図一
2 気象官署の位置一
32
一
（2
）広 域 地形情 報に よ る算 定 気 象 官署の位 置と用いた気 象デー
タ解 析に用い た気象官 署は図
一2
に示 す よ うに， 八丈島 につ い て は 八丈島測候所と 八丈 島 測 候 所八丈 島 空 港 出 張 所 （中 央，
東 側，
旧 庁 舎 の 3か所 ），
沖 永 良 部 島につ い て は旧沖永 良部測候所と現 沖 永 良 部 測 候 所，
石 垣 島につ いて は石垣島地方気象 台，
干 葉 県につ い て は銚 子 地 方 気 象 台， 旧千葉 測 候 所，
現 千葉測候 所，
勝 浦 測 候 所， 館 山 測候所で あ り，
合計12
か所であ る。 こ れ ら の気象 官署に おい て，
台 風 時におけ る毎 時 刻の 風 速，
風向，
気圧等の気 象デー
タを収 集し， 同時刻にお ける上 空 風 速，
風 向 を （1＞式によ り算定し た。 対 象と し た台 風は，
台 風の中 心 が観 測 点 （気 象官署） より 200km 以 内 を 通 過 し， 計 算さ れ た 上 空 風 速が 15m／s 以 上の もの とし た。
得ら れ た サ ンプル は合 計 2 112個である。
地 形因 子の抽 出 地形因子の抽 出に あ たっ ては，25000
分の 1の地 形 図 を 用い （た だ し，
千 葉県につ い ては 50000 分の 1の地 形 図 も併用 して使用），
図一
3に示す よ うに上空風向に 対し て16
方 位の地 形を考え，
そ れぞれの方 位にっ いて 下記の地形因 子を抽 出し た。
山 頂か ら海まで の距 離 Ls ：海か ら山頂ま での減 速効 果 等の影 響に関係 する因 子。
測点と山 頂まで の距 離 L解 ：山 頂 を越えた 風 が測 点に 到 達 する まで の減 速 効 果， 渦等の影響に関係す る 因 子。 測 点と山 頂との標 高 差 H ：同 上 測 点の標 高 Hp ：山 頂が存 在 し ない場合は図一4
の よ うに山 頂 が測 点 まで移 動し た下り坂の状 態と考え た。
こ の場 合，
測 点の標 高によっ て下り坂の こ う 配が異な る の で標高の因 子 を選定し た。 下り坂に つ い て はH ＝0
，L
擢＝0
又 は。 。とし た。
覃311 ト ロ↓
Lm 山贋 図一
3 地 形 因子の抽 出 （広 域 地 形 情 報 ） た＼
LH＝
ORISQO 図一
4 山 頂 が存 在し ない場 合 （下 り 坂〉NII-Electronic Library Service なお
，
ここ で い う山頂と は測点を中 心に前 報a ）・
‘） で示 し た成 長 曲線か ら決定し た半 径 より大き く，
し か も半径40km
よ り小 さい領 域に おい て，
山まで の距 離 恥 を L5 乗 し た値に対す る標 高差H
の比 （H ／Lk5）が最大 の 山頂とし た注 〕。
実 験 式の作 成 得ら れ たサンプル 2112 個を用い て台 風 域 内の上 空風 速，
風向および地 形 をもと に， 風 速 比と して上 空 風 速に 対す る地 表 風 速の 比 （RWS
と略す），
お よ び風 向の 変 位 角とし て上 空風向に対す る 地 表 風向の変 化 （DIVD と 略す）を算 定する実 験式を作 成し た。 作 成にあたっ て は 風 速 比，
風 向の変 位 角と，
個々 の 地形 因 子および上 空 風 速 との関 係 を表一
1の よ うに仮定した。例えば， 風速 比 （
RWS
）と山 頂 までの距 離 （煽 ）と の関 係につ いて は，L
鮒の増 大 と と もにRWS
が 1に漸 増す る 指 数 曲線の式を仮 定 し た。
風 速 比と標 高差 （H
） との関 係につ い ては，
H＝
・
Oの とき は山 頂の影 響は無い と考え ら れ る た めRWS ＝
1と な り，H
の増大と と もにRWS
が漸減 す る指 数 曲 線の式 を 仮 定し た。 風 速 比と海 岸ま での距 離 （Ls
）との 関 係につ いて は，Ls ＝0
の と きRWS ＝
・
1
と な り，
Ls
の増 大 と ともに漸 減す る曲線 式 を仮 定 し た。 風 速 比と標 高 （Hp
）との関 係につ い て は，
風速の鉛 直 分 布の計 算 式 とし て実 用的に指数 法 則が用い ら れて い るle ］ こ と か ら，
こ の指 数 法則を も とに曲 線 式 を 仮 定し た。 こ こ で （H．／1 ooo ）と し たの は上 空 風 速の標 表一
1 風 速 比，
風 向の変 位 角と地 形 因子 お よび上 空風 速 と の実 験 式 （広 域 地 形情 報 ） 地 形 因 y 風 速 比 （RWS ） 風 向の変位 角 （DWD ） 山頂までの距離 RWS＝
euirLkrl Lbl 標 高 差 RWS−
eauH2 H 海ま での距 離 RwS＝
al しs Ls 標 Hp DWD＝
b，eal 〆Lh1 DWD＝
b1eEiH DWD＝
b3ea3しs 高 RWS＝
（H〆100D）幽 DWD＝
b ，e 卿HP 上 空 風 速 RWS＝
bV8F VG DWD冒
bsee：
lr’
G 表一
2 重相 関 係 数 （広 域 地 形情 報 ） ／Rws ／ Evし
H 二・
r．
．
L■
L■
17風
向丙
｛ M 角 ／DWD）
胴49 0．
d49 02e2噸
顧
胴
9 0ビ14．
窪
，
，
田
nも
の
を
探
用
注 ） （H ／L：）において a＝
1と し た 場合，
最 大 仰 角の山頂 を と ること に な る。
最大仰 角を と る とし た場 合，
千 葉 測 候 所，
館 山 測 候 所におい て富 士 山の影 響が 入 ることになり不 自 然 と考えられる。
そこ で奥田の研 究 等13；−
15 ）ig
参 考に広 域 地 形 情 報と し て考え る領 域を半径 40km 内と し，
α につ い て は一
応1．
5乗と した。
高を一
応1000m と考え た ためであ る。 風 速 比 と上 空 風 速 （Vc
）との 関 係につ いて は， 得ら れ たサン プル の傾 向等を参 考に乗べ き曲線を仮定した。
以 下 ， 同様の考え 方の もとに風向の変位 角につ い ても曲線式を仮定し た。 そ し て， これ ら の関 係を （2） 式， （3
）式の よ うに 組み合わ せ ， 最 小 自乗法を用い て係 数を定め た。
鵬
一
Σ｛
・一 ・ ・一 ・姻
k
，S
。）
山x δ
咽
………・
……・
…・
……一 …
（2 ）D
〃D
＝ Σled
・：／Ln ×eぽ・此 × eゴ・
‘L・
‘×e6・
‘ノ” ・XedsvG×酬
…一 …・
………・
………
（3 ） こ こ にi＝
1，
2，…，
16で あり， at，
αZ
，
b，
b’
は偏 回 帰 係数であ る。 こ の結 果 得ら れ た実 験 式の重相関 係数を表一
2に示 す。
こ の 表よ り，
風速比 （RWS
｝につ い て は山 頂ま で の距 離L
． ， 標 高 差H
， 山 頂か ら海まで の距 離Ls
， 標 高Hp，
上 空 風 速Vc
を用い た実 験式 （（2 ）式 参 照 ） を採 表一
3 偏 回 帰係 数 （RWS ） （広 域 地 形 情 報 ） aLT α■！ α日 L． α胴m
量
1
： 頂 alT ま als で alg の al鹽
0 距．
α nL 讐 α・
・
2 αlt3 α 1隔．
αL 」5 altd一
〇〇74670D1551−
OD368eOD4037−
0．
05393005133003872−
O、
023670．
04331−
OO40660046S8000174−
0052840．
10281−
OIO6670、
06289 amaEeassa2 ‘ a：
5a2eamat臼
azga ；lna21tamea2ie α 2【
‘ ¢ 215a2tS DD7078 →）45S98−
OD1056−
073266−
04406SOD3349−
031676−
O．
18983−
0634840．
45125−
0205790．
47246026833D50797021235047B16 表一一
4 偏 回 帰 係 数 〔DWD ） （広域地 形情報 〉 H 標 高 差 α3■ α s2ass α 34 α 35 α 36aSTa3e α 39as 匸o ¢a”
aSlza313am‘
α3L5as【
6 av a12 at3L ■ at‘
m
象
：
頂 aiT ま als で an の auo 距 aiit 讐 a… atls 』（
山 頂 か ら 海 ま で の 距 離）
Hp （標 高 ）a4 VG （上 空 風 速 ）as b （定 数 ） 004667−
002996000167000572一
イ｝013D8004758−
｛〕．
048970．
04156−
0．
058640D18000．
Ol943−
OOO52SO．
02703象
1
：
1
α u5一
〇D52090D6347−
OD2689 α 2■ o．
13978 α 22一
〇．
02075 α 23一
〇D3918 H α別 α25一
〇、
008240．
11424〔
α26一
〇．
14829 標 α”
0．
15296 α28一
〇ll913 α20025890一
咼 α2P一
〇．
19739 α2u一
〇〇6820 差 α2■2 α 2■
3G．
Ol5070、
00671）
α別
4一
〇11512 aZl： 0．
18441 α2L6−
027920 LOOO580999051』
000650．
99861tDO13109988B1001820999081000980998281001870、
99B33 且｛｝02360998641DO147099879 」。
（
山 頂 か ら 海 ま で の 距 離）
訓 92333635隔
37囲
59 瓠 肌 訊 31阻
皿
31 α ¢ α α α α α α α α α α α α α α 0．
00097−
0000980．
00108−
ODoe60000066−
OOOO460、
ODOl4000DO3−
ODooe7e．
OOO30−
0．
OOO570DDOO9−
0．
OOO21−
ODOO4BeOOO52 刊〕OOOS5 OD2502 b 〔定 数 ） 135218一
〇25207136738一 33 一
N工 工一
Eleotronio Library用し
，
風向の 変 位 角 （DVVD ）につ い て は山頂まで の距 離L
． ， 標 高 差H
， 山 頂か ら海まで の距 離 Ls を用いた 実 験 式 を採 用 した。 採 用し た実 験 式の偏 回 帰 係 数を，
RWS につ い ては表一
3に ，DVICD
につ い て は表一
4に示 す 。次に
，
こ の実 験 式を用い て 八丈 島 （278
サンプル ），
沖 永良部島 （700サ ンプル ），
石 垣 島 （682サンプル），
千 葉 県 （452 サンプル ）ご とに気象官署の風速 比と風向 の変位 角を算 定し，
計算値 （推 定値 ）と実 測 値の 関 係 を 調べた。
その結 果 を表一5
に示 すが，
風速比につ いては地域ご との バラツキ も少な く，
ほ ぼ満足 す る結果が得ら れ た。
図一
5（1 ）か ら （4 ）は 風速 比につ い て，
実 測 値と推 定 値 との関 係 をグラ フ に し たもの であ る。 な お，
こ の図に プロ ッ トし たサンプルは，
上 記サンプルの一
部を乱 数表 を 用い て ラ ンダム に 50個抽 出しプロ ッ ト し た もの であ る。
図一
6（1）か ら （4）は，
風 向の変位角につ いて実測 値と推 定 値 との関 係 をグラ フ に し た もの であ る。 この図 にプロ ッ ト し たサンプル は， 風 速 比の と ぎ と同 様に乱 数 表 を用いて ラン ダム に 50個 抽 出しプロ ッ ト し たもの で あ る。
こ の図による と実 測 値が 0度 付 近に集 中し て しま う た め，
重相関係数が低いもの になっ たと考え られる。
この こと か ら，
風 向の変 位 角につ いては他の地 形 因 子，
表一
5 実 験 式の 推定精度 （重 相 関 係 数 ） （広 域 地 形 情 報 ）：
logl
：
夷
05 醐 05 ・：
；
Zl
， 八 丈 島 沖永良部島 石 垣 島 千 葉 県 風 速 比 （RWS） O．
526 α4270523 α544 風 向 の 変 位 角（DWD ｝ 02B90115 0、
2340．
522：
1
：
：
・ll
［
画：
1
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緊
．
」
．
恨史ζ
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…
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u 糂 定 四 1勸 沖 永 艮 庠庵 o o P ee
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8曽゜
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田 帽 函 係 敬
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1」
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丐
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o oT 囗邑」
9】
O IL 恨 足紐
／
AI 苧 黄 鼠 推定 値と実測値の比 較 （広 域 地 形 情 報 ） （風 速 比）一 34 一
他の関 係 式 が ある か もしれ な いが，
偏 角 を35度と し て 算定して も大き なく る い は な い であろ う と考えら れ る。
そこで小 地 域 地 形 情 報 を 取り入 れた解 析で は風 向の 変 位 角 を0度 とした。
（2 ＞広 域 地 形 情 報， 小 地 域 地 形 情 報による算 定 地 形 因子の抽 出 広 域 地 形 情 報に よる解 析 結 果および前 報 （W
）4｝の解 析をふ まえ て， 小 地 域 地 形 情 報を表 現す る た め の地 形 因 子 を 次の よ うに抽 出し た。
25000
分の1
の地 形 図 を用い，
上 空 風 向に対 して 16 方 位の地 形を考え，
そ れ ぞ れの方位におい て下記の地形 因子を抽 出し た。 斜 面 形 態 ：測点を中心 に成 長 曲線3L4） か ら決 定し た半径 r の円を描き，
円内の 斜 面の垂直断 面 形を 次の3
種類に分類す る。 等 斉斜面S
， ：断面形は直線で，
傾斜も一
定。
つ ま り 各 等 高 線 間の距 離が一
定の 斜 面 （図一
7 （1 ））。 凸 形 斜 面 ST ：断 面 形は 上に凸で，
高所か ら低 所へ 傾 斜が増 加し，
等 高 線 距 離が減 少す る斜 面 （図一
7（2＞）。 凹形 斜 面 S。 ：断 面 形は下に凸で，
高 所か ら低 所へ 傾 斜 が 減 少 し， 等 高 線 距 離 が 増 加 する斜 面 （図一
7（3））。 傾 斜A
，：測 点を中心に成 長 曲 線 3牌 か ら決 定 し た半 径 180 L団 135 1Ss go go 実 実 45 45 測 測一
45−
45−
go−
go t35−
135．
leo−
］80−
1鋤 監35−
90−
45 0 45 90 135 1BU L80−
135→0−
45 D 45 9D 135 18冂 推 定 値 惟 定 値 田 八 丈 島 〔21 沖 永 良 部島 go go 45 45−
45−
45 値一
値 go−
go 135−
135 礁 定 値 椎 定 値 ［31 石 垣 島 ［4） 千 葉 県 図一
6 推 定 値と実 測 値の比 較 （広 域 地 形 情 報 ）（風 向の変 位 角 ）軫 鯵
（1）等 斉 斜 面 （2）凸形 斜面 （3）凹 形 斜 面 図一
7 斜 面形 態NII-Electronic Library Service
r の 円 を描 き， 円 内の傾 斜 を表 す （度 ）。 傾 斜は 円内に含 まれ る等 高 線の数を数えて下 記の式に よ り算 出する
。
α＝tan−
L（π九／γ〉 こ こ で α ：傾 斜 角，
r ：円の半径，
h
：地形 図の等高線の高さ， n ：円 内の等 高 線の数。
起伏量R
． ：測 点 を 中心に成 長 曲SC3L4
｝か ら決 定し た半 径 r の 円 を描き，
円内の最 高 点と最 低 点との標 高 差。
実験 式の作 成 風速 比 （RIVS
）， 風 向の変 位 角 （DWI ））と各 地 形 因 子との関係を （4） 式， （5＞式の ように組み合わ せ，
表一
6 重相関係 数 （広 域 地 形 情 報・
小 地 域 地 形 情 報） 曲 川 不能とは
風即行列が特＃ 等o）
現象が 生 じ計 算 せ ず。
［2／ 3 田 の 』 の を 貿 用 表一
7 偏 回帰 係 数 （RWS ＞ 広 域地 形 情 報・
小 地 域 地 形 情 報 541810677976 置 693 1545159777181757 05926640302064 巳 4 4958895547124424釜
謝
稿
鴛
讐
嘴
鴇
覗 ・。 4323358455631D50 387 臼 189579D12093 5891930652616454 2749675020443935 383 五 呂 コ 8DO Ω 650223 0 → 0 → → D 刃 20 −111
且 ヨ 0 → 1234557趨
0 圃 11皿
卩 14田
10 90
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9
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9
9
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9
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9
9
0 α α α α α α α α ¢ ¢ α α α α α α 5
．
（
凸 形 斜 面）
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（
凹 形 斜 面）
06210146476773B6 9269713020191387 6049599302862592 6749663104725945 D55、
1D ユ O、
1210 ユ ユ OOl 幻 0 幻 。 0 ヨ 。 0 → 00 。 → 00000000GOOOOOOOOO4 0004090300000504 8DlBO74523898354 5214883941592325 43260B6667265479 04540 且 7072915692 481237134253393167332057742074 弓 − → 2 己 − → − う → − 曙 3193718533627269 4B58565259354811 349226 − 988271 巳 41 3387675099950715 石 4B390 ユ ユ ー 5493772 叩 0 → 。10
司 → → ー 00 。占
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11皿
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6 α α ¢ α α α α 猛 α α α α α α α ¢ へ
（
傾 斜）
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I 窪 羃 幕 π 鴨 弛 川 隲 琳 靆 α α α α ¢ α α α α
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）
<TAB>0
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日
0182898685胆
胛 8889 劭 飢 別 抛 附 α α α α α α α α αα
α α α αα
@ 臨 （ 等 斉 斜 面 〉 <TAB><TAB><TAB> 5 23305B485109430 了 2730389735925B59 8383174983124084 591090396832876 コ 亅 97371343D 152 亅 → → 0 → 0 ℃ 弓 0 → 0 弔 00 → 0<TAB>4 0628233 69846 48 77979880D9617907 94317701313024306B555930265788
認 艶 墹 ・ 、 端 訪 轤 譱 端 <TAB>8 5227545485952259 4664342875583622 11355278257D7281 919090999182818 Ω 9 、 09090999D9 ρ 90911D10 −DO −O1010465500 <TAB>98524 弔 <TAB>109814 ” 皿 黄 娼 鱒 “ 蠶 即 川 … … … … … α α αα
α 皿 α α α ¢ αα
ｿ α α α 」 （ 山頂
ま
で
の
距
隠）
<TAB>O
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（
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高
差
）
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α α α α α α α α α αｿ
α
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』 （ 山 ｸ か ら 海 ま で ﾌ 距 離 ） <TAB>
0
高 α 鰾耳<TAB>空砺 仕 葱V
風<TAB>
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（
b
最小
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法を用い て係数を 定め た。Rws
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… ・………・……・ … ・……（・ ） pwo ＝ΣleEt
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・・・ ・ ・…
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i
＝1
2
， …，16 で
り，at ， al ，b
，，b2
は 偏回 帰 係数 ある この 結果
得 ら れ た実 験式の重相 関 係数を 表一6 に す。 この表 よ り， 風速比（RWS ）につい ては山頂
で の 距離L 制 ， 標高差
H
， 山 頂から
海 ま で の 距離Ls ， 高Hp
， 上 空 風速Va ，傾 斜A
， ， 起伏 量R、
，等斉 面S
、 ，凸形 斜面 ST ，凹形斜面 S。 を 用いた 実 験 式 採用
し，風 向の 変位 角 （PWD ） につ い て は 山頂まで 距離L
κ ， 標 高 差H ，
頂 から海 までの 距離Ls
， 傾 斜A
， ，起伏量R ， をい
た 実験
式 を 採 用し た。採用し た
実
式の
偏回 帰 係 数 を ，RWS
につい て は表一
7
に ，DWD
に い て は 表 一 8 に 示 す 。 表 一 8 偏 回 帰 係 数 （ DWD ） 広 域 地 形 情 報 ・ 小 地 域 地 形 情 報 278322 8523184054676496 63203419645784KO0736099692504366 3685871B5 舶 蟲 驫 燗 鶉 ・ 。 覗 ・ 。 瑠 ・ 。 ・ 。 <TAB>3 巳 3872 8 亘 4 − 547896822662 746
8
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19427694 6B954 549BO585687282015m 鑾 瑠嚇
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5
6
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飢
α
α
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α
α
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（
傾斜
）
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1
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．
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置
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1 1 1 L 匙 且 7 77 『 7
7 7 7
7 7 7 7 7 7 α α α α α α α α α α α α α α α 齟 α 亀 （ 起 伏 量 ） <TAB> ） 獄 定 （ b<TAB> 7560 4865695515130244 了 689862153429601
75785501468376715306444315
00DODOOO ー ユ ー n 沿 00D O 唱 。 。 唱 唱 唱 唱 電 α 。 <TAB>7158 716147013540571126373790994438462
70496761540928542609489739 、 0 ↓ 5 ユ ユ ー 2 ユ 726 β 9B ユ 4 → 謡 。 00 場 。 君 雪 瑠 → <TAB><TAB>032 6629066111230816 71745926310070 − 101000DOOO
00000000000000000000000DOoOD ooooOo場
。謂
君
君。
唱唱
唱
D L 呂 3‘ 5 6 込 早 h ” 播 胆 ” ” 壇 uuu
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α
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α
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αα
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離
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瓢
肌
肌
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α α α αα
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（
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4
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@3
3
9 3蕁 5 5 3ααααα α αα α ααααα α 馬 （
次に，この実験式を用い て 八丈島
，
沖 永 良 部 島，
石 垣 島，
千 葉県ご と に気 象官署の風速 比と風向の変位 角を算 定 し， 計算値 （推定値）と 実 測 値の 関係 を調べ た。 その結 果 を表一9
お よび図一8
（1 ）か ら （4
）に示す が，
風 速 比にっ いて は，
広域地 形情報の み の時に比べ 精 度が向上 し てい るこ と が 分 か る。
風向につ い ては変 位 角を0 と し て次の解析へ 進む。
な お ， プロ ッ ト し た サンプルは広 域 地 形情報の と き にプロ ッ ト し た サンプル と同じもの で あ る。
表一
10 微 地 形 地 形 分 類 表一
9 実 験 式の推 定 精 度 〔重相関係 数 ）（広 域 地 形 情 報・
小 地 域 地 形 情 報 ）：
1
」
19：
1
蠹
：
：
岨胴
1
：
驚
八 丈 島 冲 永 良 部 咼 壱 頃 島 干 葉 県 風 速 比 〔RWS〕 05961 μ5°805240554 鳳 向の変 位 角 〔［曜D ｝ 0．
373 q23 了 0．
245o．
539，
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二
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面 速 その他 （ ）1
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・ ，晦
五
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形 水平方向1山，
山 脈，
尾 根の風 上 側 な ど 1背醐 蔽 地 形蠹
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・・ 風 下 に 上 り斜 面 が 存 在 す る伽 〆 。 直 方 向貴
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乙尾e” ど が 。A
水 平 方 向 ［山，
山 脈，
尾 根の風 下 側など 風 上 に上 り斜 面 が 存 在 する丶訊 蠅 力 向臨
鷺齋
る 険一
・
・
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齦 なUtftrgす るN
水 平 方 向 【盆 地．
凹 地tlど｛
。 。hkefN 地．
切 ± 、 どv
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Z U ヨ匸
同
O「
．
口「
・
1：
t I：R に．
fi L0 1且
擔 定 朋．
：引 十 葉 殿 図一
8 推定 値と実 測 値の比 較 （広 域 地 形 情 報・
小 地域地 形 情 報 ） （風速 比） 凡 例 ｛け⊥ 空風 向に対し て 考 え る ｛柳 印は 風 力 を算 定 する測 点の位 置 （4） 広 域 地 形 情 報， 小 地 域 地形情 報，
微地形に よ る 算 定 微地 形の抽 出 本 論 文で対 象と し た微地 形を表一
10に示し，
図一
9に 代表 的な微地 形の模 式 図と若 干の特 徴 を示 す。 微地 形の領域を決め る境 界 線の引き方 を次の ように定 め た。
（a ）
25
OOQ
分の1
の地 形 図 を用い る。
（
b
） 成長曲nc3
）・
4）で決 定し た尺 度 を 目 安に ， 等 高 線 が表現 す る 凸線，
凹線および傾 斜 変 換 線に従が い 境 界 線を引く。
（c ） 境 界 線の引き方の具体 例は次の と お りで あ る （図一
9参 照 〉。
扇 状 地 ：扇 状 地の地 性線は， 形 態的特徴の欄に示し た よ うに， 上 流の凹線が途中か ら逆に凸線に変 I i 両 臟 敷 巴形 牌 1収 蝿 形 聯 さ ら し 地形 鳳 が 乱 れ る 地形 背面荘駐 地彫 1数 形 囁 棋 地 円鍬 型 小山 半 島 1− ．
．
．
谷の
人『
以 ん だ 地 彫 風Fに III，
尾根な ど．
c．
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前面題触 地形 風．
ヒ1（LU、
尾根厂
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ど が 存 窪 す る地 形炉
．
1 断 面図 星 v儲
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．
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1
欝1
職 等 高 線 はF3ば 同 酬1Fこ
つ
き出 し て 「胡 囲 が13と ん ど悔に 囲 百 が 入 り く ん てい
る 心 円に
，ろびる まnて い る 晦 地 風 下 旧．
1に 山 や 尾 風ト．
僞に
LL や 尾 旧 が年 在する 擢が存在 ずる 風 害 との 谷線 万向の風が 閼 係 卓 越 す る．
一
．
．
．
欝 1 ◇ （。 。 ． 遮 蔽 物 が な い 唱 合 呱 き さ ら さ れ る 風は乱れ 乙 1 風 は 山 や 尾 根 雁 き えo「
られ
る
風 は 山 中 尾 温1ζ さ 丸 ぎ ら れる
灘
毳
・繋 气 、
1
曾 啄．
網 1は 桐“
’ 劔．
／
h緲
−
夢
図一
9 代 表 的な微 地 形の模 式 図とそれら の若 干の特 徴．
靆栖
asI＠
わ り，
その部 分か ら 凹 線は 二 又に分かれ る。 形は扇 状 をし て いる。
境 界 線は扇状 地 の 端に 沿っ て 引 く。
円 錐 型 小 山：風 は小山 の わ き に収 束され る の で， わ きの部 分が風力が 大き く な る。 境 界 線 は小 山の頂上か ら風 向に対し て両わ き約 45 度の 線 に 沿っ て 引く。
一 36
一
NII-Electronic Library Service
半
島：半島 部の地 形は海に向かっ て傾 斜 しており， その軌跡は半 円 的に回 転して い る のが
一
般 的 である。
そ こ で傾 斜 方 向が半円的に変 化する 境 界 線 を もっ て半島の領 域とし， 境 界線をひ く。 谷の入 り く ん だ地 形 ：谷 を取り 囲 む主要 な 凸 線 で 線 引 きを行う。
風 上 （風 下 ）に山，
尾 根など が存 在す る地 形 ：凸線お よび傾 斜 変 換 線 を もとに線 引きを行う。
周囲遮蔽地 形 ：凸線を結ぶ ことに よ り線 引きを行う。
実 験 式の作 成 表一
10の地 形 分 類に したがい微 地 形 を 抽 出し た が， 気象官署は一
般に周 囲の地 形の効果の少ない場 所に設 置 さ れ る た め， 該 当す る微 地 形 が 少な く，
滑 走 路 上や，
海 の ご く 近 くの 「吹き さ ら し地 形 」と，盛 土や小山の上の 「鉛 直方 向片側収束地 形」の2
種類の みで あっ た。 そこ で広 域地 形情報，
小地域地形情報，
微地形を（6 ＞式お よ び（7 ） 式の よ うに組み合わ せ， 最 小 自乗 法を用い て係 数を定め た。RWS
一
Σ｛
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lx・ ・Mt ・ e・・・・…2i
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山 ×bV
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（6 ）DWD
＝
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■
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as，
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b
‘，
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は偏 回帰 係 数Br
は吹き さ ら し地 形C
。は鉛 直方 向片 側 収 束 地 形 この結 果 得ら れ た実 験 式を用い て 八丈島，沖 永良部 島，
石垣島， 千葉 県ご とに気 象 官 署の風 速 比 と風向の変位 角 を算 出し，
計算 値 （推 定 値）と実 測 値の 関係 を調べ た。
その結果 を表一
11に示す が，
微 地 形 を加え て も ほ と ん ど精 度は向上し ていない。 この こ とは微 地 形の効果が ご く小さい と見る よ り は，
前にも述べた とお り， 気 象官署 は も と も と地形効 果の少ない所に設 置され る た め， こ の よ うな結 果になっ たものと考えられ る。以 上
，
本章に おい て地 表の風 速，
風 向 を算 定す る実験 式を 作成 して き た が，
そ の結 果は次の よ うにま と め られ る。
（
i
）風速比につ い て，
離 島 お よ び半 島に適用 可能な一
応の 実 験 式 を提 案し た。
（ii
） 地 表風向につ いては，
上 空風 向の偏 角 を気 圧の 表一
11 実 験 式の推 定 精 度 （重 相関係 数）（広域地形情報・
小地 域 地形 情 報・
微 地 形 ） 風 通 比 〔RWS 〕 風 向の変位 角 〔DWD ） 八 丈 島 0595 0384 沖鼠良 郎島 05080．
240 石 垣 島 0525a240 干 葉 県 a5660553 等 圧 線に対し て35度 と 仮 定 し て算定し ても大き な く るい は ない であろ う と考え ら れ る。 （iii
） 本 章で提 案し た実 験式は精 度的 お よ び 地形因子 の係 数の物理 的意 味の解釈にい ま一
歩の感が あ る。今後，
地域 区分ご とに，
その地 域内の気象デー
タ に 基づい て実 験 式を作 成す る な ど して， より精 度の高い実験 式を作 成 すること が必 要で あ ろ う。qv
） 地 表 風の強 さ を 算 定す る実 験 式 を作成す るに あ たっ て は，
広 域 地 形 情 報， 小 地 域 地形情報を順 次 解 析す ることが有 効で あ ることを示し た。 （V） 微 地 形 を加えて も推 定 精 度 がほ と んど向上し な か っ たが，
こ れ は微 地 形の効果 が小さい と見る よ り は， 今回解析に用いた気 象官署の位置が，
周 囲 の地 形， 特に本 論 文でいう微地 形の影 響の少ない 場 所に設置 されていた た め と考え ら れ る。 これ は 気象官 署の設置位置の一
般的傾 向と考え ら れ るの で，
地表風の強さ を算定する実験 式は広 域 地 形情 報，
小地域地形 情 報に基づい て作 成し， これか ら 対 象 地 点の風 力を算 定 する場 合は，
その地 点で の 微地 形を考慮し て増 減す る こと と する。
4．
地 形 分 類 と風 力 分 布に関 する風 洞 模 型実 験による 確 認 八 丈 島に お け る地 形 模 型 を用い た 風 洞実 験を行い ， 八 丈 島 全 域につい て の風の流れ を 調べ る と と も に ， これ ま での本 研 究にお ける地 形 分 類 と風 力 分布に関す る確認 を 行っ た。
（1 ）地 形模型およ び実験方 法 地 形模型 風洞実験に使 用し た地 形 模 型は写 真一
1に示すよ う に八丈 島全 島を含ん だもの で あ り，
その縮 尺は平 面で1
／10000，
立面で1
／7400
であ る。 本 来，
地 形 模 型は実 写 真一
1 風 洞 内に設 置 された地形 模 型 Ψ巴
1
』
咢…
図一
10 ｝島’
三ヨ
」
1
」
卿
e榊
乱 流 境 界層風洞一
37
一
N工 工一
Eleotronio Library験 条 件に あ う よ う製 作す るもの であ る が
，
今 回の風 洞 実 験に は，
すで に ほかの 目的の ために製作済み で あっ た地 形 模 型 を使 用し た ため，
十 分 実 験に満 足 するもの と な ら な かっ た。 使 用し た模 型は発 砲スチロー
ル の厚さ 5mm の板を組み合わせ てつ くられて い た た め，
実 験に際し紙 粘 土 を全 面にはりつ け板の段 差 を極 力 な く し滑ら かに し た。 な お，
海 面 部 分は発 砲スチロー
ル の ま まで ある。 実験方法 実 験に使 用 し た風 洞は図一
10に示 す 建 設 省 建 築 研 究 所の乱 流 境 界 層 風 洞であり， 吹 き 出 し口の直 径は 2m である。
固定 測 定 胴の大きさは幅3m，
高さ2．
5m で あ り， 模型 を設 置する ター
ンテー
ブル は直 径 2m で， 自 由に 回転さ せ ることがで き る。
風 速の測 定に はサー
ミス ター
を使 用し，30
秒 間の平均 風 速 を求め た。
この よ う に して得ら れ た値を用い て，
風速比と し て風 洞風速Us
に対す る地 形模型上の各測定点で の平均風速U
の比U
／Us
を求め た。
地 形模型 上の 測 定 点の配置につ い て は 図一
11 に示 す。 測 定 点は緯 度，
経 度 を基準に9cm
×12
cm （現 地 距 離900mX1200m
）の格 子点の ほ か に， 八 丈 島 測 候 所，
空 港 出 張 所 （3か所），
海上 3か所，
樫立，
中之 郷， 末 吉 地 区の中 心 付 近に各1か所 ずつ 設け た。 模 型 実 験での風 速の測 定 高 さは模 型 表 面 上か ら3mm （現 地 高さ22m ） とした。
風 向の 測 定に は高さ 1cm ほどの針 金の棒に， 約 5 mm 角の 回 転 自由な紙の旗 を とりつ け測 定 を行っ た。
測 図一
11 測 定 点配置図 iebm50n ： ｛
miO
； 均 鳳 燼 で 図一
12 平板上で の風 速の鉛 直分布一
38
一
定 点は風 速を測 定し た点と同じで あり，
測 定は風 洞の上 部の ガラ ス窓か ら旗の 動き を16 方位に て 目 測で読み 取っ た。 実 験 条 件と しては，
風 洞 風 速を9，
lm ／s （ただし実 験 風 向がW ，NW
は 9．
Om ／s）で行い，
風 速の鉛 直方 向 分 布 形は8分の 1乗 則が近い とみな されたが写 真一
1に示 すラフネスを用い 4分の1
乗 則を採 用し た。 図一
12は ター
ン テー
ブル上で測 定し た風 速の鉛 直 分 布を示し たも の で ある。
な お，
境 界 層の厚 さは図一
12参 照。
（2＞ 実 験 結 果および考 察 風 洞 実 験 結 果 地 形模型 を 用い た 風洞 実 験は前 述の よ う に 風洞風速 9．
lm ／s で行い，
実 験風向は8
方 位につ い て行っ た。
以 下その実験結果につ いて述べ る が，
こ こ で は台風 7513 号と風力
地域 区分 図に関係の深い， 南と南西の風向につ い て主に述べ る。 （a ＞ 実験 風向が南風の場合 図一13
に風 洞 風速Us
に対す る平 均風速U
の風速比 図一
13 平均風速の風 洞 基 準 風 速に対 する相 対値の水 平分 布 （％）（実 験 風 向S） ／／ 図
一
14 風向の水平分布 （実 験風向S）NII-Electronic Library Service U／Usの水平分布を示す。 数字は％ を表 して い る
。
こ の図よ り海 面上3mm
で の風 速 比は42％ か ら65
％と なっ て おり，
40 ％以上の地 域は西 山の西面と 西 山の 東 面から大 賀 郷，
三根の西 山寄りの地域お よ び樫立，
末 吉 の一
部の地 域である。 特に西 山の西面に強風域が存在す る。
こ れ ら強風域に共通 する地形 的 特性は，
実 験 風 向に 対 して収 束 効 果があり， 遮蔽 物の存在しない地 域で ある こ と が分かる。
また，
弱 風 域は西 山の北面と東山の北 面 に存 在レ，
すべ て実 験風向に対して西 山，
東 山の背 面で ある。 風 向につ い て の 水 平 分 布 図 を図一14
に示す。 これに よる と全 般 的に は ほぼ実 験風向と 同 じ風向で あ ること が 分か るが， 山の背面にあた る西山と東山の北 面に，
風の 動 的 作 用に よ る風向の安定し ない地 域が認められる。
（b ）実 験風向が南西 風の場 合 図一
15に実 験 風 向が南西の場合の風 速 比の 分 布を示 す。 こ の風 向の場合，
風は西 山と東 山の間 を吹き抜ける ’1
図一
15 平 均 風 速の風洞 基 準風速に 対 す る相 対 値の水 平 分 布 （％〉（実験 風 向SW
） 〆 ノ 図一
16 風向の水 平 分 布 （実 験風向SW ＞ 六疾 い 図一17
八 丈 島風 力 地 域 区 分 図 〔主風向 南西） ような状態になるた め， 大 賀 郷，
三根 地 区は南 風の場 合 に比 較し て 風 が強く な ること が予 想さ れ る。
図一
15を 見 る と大 賀郷，
三根の風上側に 50％ 以 上の部分が ひ ろ がっ て お り，
南風の場 合 よりも強 く出てい る。
ま た， 西 山の北西 面に強 風 域が存 在 する。
弱 風 域につ いては実験 風向に対して山の 背 面に あた る西 山およ び東山の北 東 面 に生じて い る。 風向につ いて の水平 分 布 図 を 図一
16 に示す。
これ に よ る と南風の 時と同様に全 般的に は， ほぼ実 験風向と同 じであ ること が分か るが， 西 山の背面に あ た る北 東 面に 風向の安定し ない地 域が見ら れる。
（c ＞ 実 験風向が北， 北東
，
東，
南 東，
西， 北 西の場 合 これ らの実 験風向の場合に おい ては図に は示さ な かっ た が南風， 南西 風の場 合とほ ぼ同じ傾 向が 現 れ た。 地形 分類と風力分布に関 する確 認 （a＞ 風力 区 分判定 基準の確 認地形 分 類 図 の 各 地形の 影 響につ い て算 定し た前 報 （
W
）4〕に 示し た判定基 準は，
円錐 地 形 をモデル に， 円錐 地 形 を上 空風向に対し て8
方位の領 域に分け，
そ れ ぞ れ の風力を相対 的 に定め た もの である。
円錐地形に近い形 を持つ西 山につ い て風 速 比の分 布 を 見る と，8
方位の実 験 風 向すべ て に わ た り，
風 向に対して 山の側 面に強 風域 が生じ，
山の 背 面に弱 風 域が生 ずるな どの現 象が観 察さ れ， 判 定基 準が有 効で あること が確認さ れ たe （b
） 風向の水 平 分 布に関す る確 認先に
，
風向はほ ぼ上空 風 向に合 致す ること を述べ たが，
本実験の結果は，
全 般 的に は ほ ぼ実 験風向と合 致す るこ とが確 認さ れ る。
た だ し山の背 面に は風 向の安定し ない 地 域が認め ら れ る。
（c ） 風 力 地 域 区分図 との比較 図一
17は前 報 （】V
）4） で示し た主 風 向を南 西 と したと きの風 力 地域 区 分 図で あ る。
この図で，
大き な黒 丸ほ ど 風力が 大 き く なっ て い るが， こ の 図 と図一
15に示 す 実一 39 一
N工 工一
Eleotronio Library験 風 向 南 西の風洞 実 験 結 果と 比較す る と
