1. はじめに 複雑地形上の局地風を正確に予測することは、 風力 発電サイトの検討、 大気汚染物質や地球温暖化物質の 輸送解析、局地気象予報など、理工学や農学に関連す る様々な問題において極めて重要である。 複雑地形上 の風況予測に関する研究は古くから行われており、 20 世紀後半の研究については、例えば Wood 1) のレビュ ー(1948 年の Queney 2) 以降のもの)にまとめられて いる。Wood はさらにそのレビュー論文 1) において、 LES(Large-Eddy Simulation)が複雑地形上の風況予 測に対する有望な解析ツールとなりつつあることに 言及している。LES は CFD ( Computational Fluid Dynamics:計算流体力学)の一手法で、物理現象の 非定常性や詳細な 3 次元空間構造の解析を可能とす る(LES の詳細については、例えば飯塚ら 3) 参照) 。 一般に高い予測精度を持つことも LES の大きな利点 である。LES の欠点としては多大な計算負荷が挙げ られるが、 近年のコンピュータ性能の飛躍的な向上や

more »

... 術の発達により、 その問題は大きく緩和さ れてきている。LES は次世代の汎用 CFD 手法として 多大な期待を集めている。 LES による複雑地形上の風況予測の先駆的な事例 としては、 Dornbrack ら 4) や Gong ら 5) の研究が挙げら れる。2000 年以降は Brown ら 6) 、Allen ら 7) 、Iizuka ら 8), 9) 、Tamura ら 10) など、LES の適用事例は増えつ つある。しかしその多くは、実際の大気に相当する Reynolds 数となっていない実験スケールのものであ り、また、地形形状も 2 次元を仮定(空間の一方向が 一様と仮定)したものが多い(ただし当然のことなが ら 3 次元計算に基づいている) 。最近では、Askervein 丘(スコットランドの South Uist 島にある孤立丘) 11) を対象とした Lopes ら 12) 、Chow ら 13) の LES の事例 もあるが、 実際の地形を対象としたものはまだそれほ ど多くない。その大きな理由の一つとして、流入境界 条件の取り扱いの困難が挙げられる。 流入境界条件と しての変動風をいかに正確に再現できるかは LES の 成否を左右する重要なポイントとなるが、 様々な要素 が複雑に絡み合う実際場において、 その再現は容易で はない。これについては 3 章の「今後の課題」で再度 述べることにしたい。 2. 複雑地形上の局地風・物質輸送の LES 事例 本章では、複雑地形上の局地風・物質輸送の LES の一例として、筆者らの解析事例を紹介する。解析対 象は山岳地形上の局地風および CO 2 輸送である。な お、この解析は実際場を対象としたものではなく、石 原らの 2 次元山岳地形モデル上の乱流場の風洞実験 14) をベースとして、CO 2 輸送および大気安定度をさら に組み込んだものである。 2.1 解析対象 余弦の 2 乗の断面形状を持つ 2 次元山岳地形モデル (石原らの風洞実験 14) と同じ形状)上の乱流場およ