夜間接地逆転層内の温位勾配の地上気象要素による推定の試み

抄録

　夜間都市ヒートアイランド強度が郊外の接地逆転強度や風速と良い対応関係を示すことがしばしば観測される。夜間都市域に移流して来る風上郊外の接地逆転層が強制混合/加熱混合により破壊されて都市混合層が形成されるため都市域地表面近傍で昇温が生じた可能性が大きい。この種の都市ヒートアイランド強度の形成メカニズムをモデル化するための第一段階として、夜間郊外に形成される接地逆転層内温位勾配α地上気象要素からの推定法の開発を試みた。
　日没後のモデル温度プロファイルと地表面熱収支を関連付けることにより、接地逆転層内温位勾配αを推定する式として、次式を得た。
α＝θ^＊(1-ε_a)/{2h+(ρ_aC_p/2σθ^＊3)(u^*2/u²)uz+(λ_s/2σθ^＊3)(h/d)}
ここで、θ^＊；日没時の温位、ε_a；大気の見かけの射出率、h；接地逆転層厚、ρ_a；空気密度、C_p；乾燥空気の定圧比熱、σ；ステファンボルツマン定数、u；風速、u^*；摩擦速度、z；風速計高度、λ_s；土壌熱伝導率、d；土壌不易層深度である。接地逆転層厚hと土壌不易層深度dはともに時間の平方根に比例する。
　この推定式によれば、日平均気温（温位）が高いほど、大気の見かけの射出率が低い（水蒸気圧が低い）ほど、風速が小さいほど、夜間接地逆転層内の温位勾配は大きくなり、日没後の時間経過が長くなるほど小さくなる。既存の調査結果における夜間接地逆転層内の温位勾配と風速の関係を検討すると、風速が大きい場合には本報告と同様の傾向が認められるが、至軽風以下の弱風時には、本報告とは逆に風速が小さいほど夜間接地逆転層内の温位勾配が小さくなる傾向が認められる。本報告と既存の調査結果との間の相違は、本報告における線型温度プロファイルの仮定や気層の放射冷却の無視に起因している可能性がある。