学術論文

日本ヒートアイランド学会論文集 Vol.10 (2015)
Journal of Heat Island Institute International Vol.10 (2015)

都市内の小規模緑地が周辺市街地の気温に及ぼす影響
Influence of small green park to surrounding building area
竹林 英樹*1

八木 里英子*1

Hideki Takebayashi

Rieko Yagi

*1 神戸大学大学院工学研究科 Graduate School of Engineering, Kobe University
Corresponding author: Hideki TAKEBAYASHI, thideki@koube-u.ac.jp
ABSTRACT
To the question that how long are air temperature reduction effects in the surrounding urban area affected bya small green park, horizontal air temperature profile in the leeward area of small green park are examined based on
measurements results carried out in Kobe city and the numerical model to represent the advection and diffusion
effects. Measurements results conducted in Tokyo and Osaka are also compared with the calculation results. It isconsidered that air temperature is dominated in accordance with the heat budget conditions in the urban area inmore than about 50m from the green park.
キーワード：緑地，市街地，気温，測定，計算Key Words : Green park, Building area, Air temperature, Field observation, Calculation

１．はじめにに混合されると想定される．本研究では測定結果を整理し，移流，拡散を表現する数値モデルにより小規模緑地風下側

都市内の小規模緑地による周辺市街地の（主に日中の）市街地における気温形成を考察した．

気温低下効果がどの程度の範囲にまで及ぶかは，公園緑地の整備を担当する行政関係者よりよく聞かれる質問の 1 つ

２．測定の概要と結果(4)である．Moriyama ら(1)は，上空 50m の流入風速 2～6m/s，地表面温度差 1～5℃，粗度 0.1～1.0m（緑地），0.5～1.0m

2.1 測定の概要（市街地）の条件での数値シミュレーションを実施し，緑

神戸市内の六甲山南側の市街地に位置する緑地 3 箇所と地に隣接する市街地における気温上昇及び市街地に隣接す周辺市街地を対象として，2012 年 8 月 2 日（東遊園地(約る緑地における気温低下を検討し，共に 150m 程度の距離2.7ha，緑被率約 45%) と業務地域），4 日（石屋川公園(約まで影響が及ぶと考察した．評価高さは地上 3.25m である．

4ha，緑被率約 42%)と住宅地域），8 日（大倉山公園(約 7.9ha，Honjo ら(2)は，上空 200m の流入風速 4m/s，地表面温度差 4℃，緑被率約 70%）と住宅地域）の 13 時と 17 時に移動測定を粗度 0.2m（緑地，市街地）の条件での数値シミュレーショ行った（図 1）．東遊園地と業務地域は，神戸市の中心部にンを実施し，緑地に隣接する市街地における気温上昇を検位置し，業務地域内には神戸市役所などの公共建物と一般討し，100m の規模の緑地であっても 300m 程度の距離までのオフィスなどが存在する（中高層建物の比率が大きい）．

影響が及ぶと考察した．評価高さは地上 2m である．岡田

石屋川公園と住宅地域は，神戸市の東側の六甲山南麓の市ら は実測結果と簡易拡散モデルの結果を比較し，地表面街地内に位置し，住宅地域内には主に戸建住宅と小規模なとの熱交換や障害物の影響などを考慮する必要があると指集合住宅が存在する（低層建物の比率が大きい）．大倉山公摘した．

園と住宅地域は，神戸市の西側の六甲山南麓の市街地内に(3)

著者ら(4)は，神戸市内の 4 箇所の市街地で測定を行い，位置し，住宅地域内には戸建住宅，集合住宅とともに病院上下（4.0m と 1.5m）の温度勾配のばらつきが大きく，市なども存在する（低層建物と中層建物が混在する）．測定項

街地内の測定点周辺状況に応じて気温低下効果が異なる様

目は，1.5m 高さの気温，風向，風速，表面温度である（表子が考察された．日本の多くの都市では夏期日中に海風が1）．風速は移動測定点において 1 秒毎のサンプリングを 30卓越するため，小規模緑地の風下側市街地において移流効回実施し，30 秒間の平均値を記録した．風向はこの 30 秒果による気温低下が期待されるが，拡散効果で冷気はすぐ間の最多頻度を記録した．定点での気温の測定結果を図 2- 59 -

表 1 測定機器と測定方法
DeviceMethodThermistor withAveraged for 5 minutes
Airsolar radiationby sampling every 5
temperatureshieldseconds
Most frequency in 30
Wind direction
Windsockminutes
Averaged for 30 minutes
Hot-wireWind velocity
by sampling every
anemometersecondSurface
Infrared
Measured on groundtemperaturethermometer
and wall surface

◆◆

50m

50m

◆

38
36

50m

Air temperature (oC)

50m

34
32
30
28
26

◆

measurement period

50m

50m

N

240:00◆ urban point ◆ green point ◆ fixed point

3:00

6:00
9:00
City office Aug. 2
City office Aug. 4
City office Aug. 8

12:00

15:00
18:00
21:00
Higashi-yuen park Aug. 2Ishiyagawa park Aug. 4
Okurayama park Aug. 80:00

図 2 定点での気温の測定結果（2012 年 8 月 2, 4, 8 日）

図 1 移動測定点と航空写真（上：東遊園地と業務地域，中：石屋川公園と住宅地域，下：大倉山公園と住宅地域）

Air temperature rise (K)（グリットは 50m 毎，緑色は緑被を示す）に示す．温度計（サーミスタ）は，神戸市役所 3 号館の屋上（地上 47m）と東遊園地，石屋川公園，大倉山公園内の樹幹（地上 3m）に自然通風式の日射遮蔽装置内に入れて設置した．神戸市役所と東遊園地は近接しているが，石屋川公園，大倉山公園とは距離があるため，単純な比較はでDistance from the green park (m)Strong wind
Weak wind

きない．移動測定には最大 1.5 時間を要したが，定点測定の結果より急激な気象の変化は確認されなかったため，補Air temperature rise (K)正は行っていない．なお，次節の解析には市街地内での移動測定の気温と当該時刻の公園内での定点測定の気温との差を用いる．
2.2 測定の結果
緑地と市街地の境界を 0 とし，その地点からの水平距離と気温変化の関係に注目して分析を行う．東遊園地周辺でDistance from the green park (m)Strong wind Weak windの測定の場合には主風向が南西であったため，北東側市街地の測定結果を用いた．各移動測定点から南西方向に直線を引いて公園までの距離を算出した．同様に，石屋川公園

図 3 緑地からの距離と気温上昇量（上：13 時，下：17 時）

周辺での測定の場合には主風向が東であったため，西側市気温は，局所的な風通しや日射遮蔽の影響で変動している街地の測定結果を用いた．大倉山公園周辺での測定の場合と考察される．なお，強風と弱風は神戸地方気象台の風速には主風向が南南東であったため，北側市街地の測定結果5.5m/s で区分した．強風時の風速は，市街地内の地上 1.5mを用いた．
市街地における緑地からの距離と気温上昇量（風上側緑地の平均気温との差）を図 3 に示す．弱風時に気温上昇量が大きく，緑地からの距離が 30m 程度以上で市街地高さで 1.0～1.3m/s（13 時）と 0.7～1.1m/s（17 時），弱風時は 0.5～1.0m/s（13 時）と 0.4～1.1m/s（17 時）であった．
市街地内の風速は周辺建物等の影響でばらついていた．

内の気温になっていると読み取れる．弱風時の市街地内の- 60 -

３．計算の概要と結果

表 3 計算条件
13:00
17:00
Inflow air temperature with
33oC
31oC
uniform vertical profile
Inflow wind velocity at 50m Large: 5.6m/s Large: 4.7m/s
high with logarithmic
Small: 4.1m/s Small: 4.2m/s
vertical profile
Sensible heat from ground
314W/m2
196W/m2
surfaceRoughness parameter
0.5m
Horizontal mesh size
50m
Vertical mesh size
3m

3.1 計算の概要
CFD により計算を行った．乱流モデルには標準 k-モデルを用いた．計算モデルの概要を表 2 に示す．都市空間への適用に際してヴタンカら(5)は浮力効果を鉛直方向の渦粘性モデル係数 Cと乱流プラントル数 Prt に集約し，フラックスリチャードソン数 Rf の関数として渦粘性係数t を表現するモデルを提案した（式(8)～式(11））．本研究では，この式(7)と従来の式(6)の両方を用いて検討を行った．式(7)右側の鉛直方向の渦粘性係数t の算出に際して式(8)～式(11）が500m500m

用いられる．計算条件及び概要を表 3，図 4 に示す．モデルの構成は Moriyama ら(1)に従って設定し，計算条件は測定

Green area時の気象条件に基づいて設定した．測定点を 50m グリッド

Urban area

500m

Green area

Urban areaに最低 1 点ずつ選定したことに対応して，水平方向のメッ

Calculation area

シュサイズを 50m に設定した．緑地から市街地へ流出する

x: 500m, y: 500m

x: 500m, z: 50m

Horizontal: 50m mesh

Vertical: 3m mesh

現象を 3 次元で表現している．流入条件の緑地内の気温鉛

図 4 計算条件の概要

直分布は一様に与えた．海風の卓越する条件で測定したため，上空風速は比較的大きい．

3.2 計算の結果
計算結果と測定結果の比較を図 5，6 に示す．水平，鉛直

表 2 計算モデルの概要

方向の両方の渦粘性係数t を式(6)で与えた等方拡散モデル

Standard k-ε modelの場合と，鉛直方向の渦粘性係数t を式(7)の右式で与えた

u i
0xi

(1)

 u i u j  g i
u i u i u j     0   2  i , j ,k  j u k t   tx j
xi x j  x j xi   0

(2)
(3)

計算結果が気温の測定結果と一致する傾向にあるが，流入流入風速が大きい場合に，浮力効果考慮モデルの場合の風速が小さい場合には鉛直方向の拡散効果が卓越しない等方拡散モデルの計算結果が測定結果と近くなる．従って，既往研究（等方拡散モデル）の計算結果は，流入風速の小(horizontal and vertical diffusion)(6)(horizontal diffusion) t  Ck2

上昇し，その影響は 200m 以上まで及ぶと解釈することがk2(vertical diffusion)(7)  Rg 

較して大きい．このとき，図 5 下図の測定結果に見られる(8)

1.59  R f 1.5  2.82

1.59  2.82 R f

gz U  2  V  2    z   z (9)  0.2   1 / 3.2(10)

12Rg  0.195 R f  0.6588 R g  0.1776  R g2  0.3221R g  0.03156 

R g  0.195 R f  0.191

ように，市街地内の気温は局所的な風通しや日射遮蔽等の影響でばらつきが大きい．

1.59  R f 3  5.22

1.59  5.22 R f

できる．しかし，流入風速が小さいため，鉛直拡散効果が小さく，市街地内の気温上昇は流入風速が大きい場合と比 t  C : Eddy viscosity coefficient
CD: Eddy viscosity constant (0.09)
0.8  0.5     0.53  0.94 R f
C 0.8      1 Rf
Prt  Prt 0

さい場合に測定結果と整合しやすく，図 5,6 の下図の通り，緑地からの距離が 150m 以上であっても距離と共に気温はk2



温になりにくい．緑地から 50m 以上市街地内に入ると移流(5)Model incorporating buoyancy effect t  CD給された顕熱が鉛直方向に輸送されるため，地表付近は高効果より鉛直方向の拡散効果に支配される．

Conventional Isotropic diffusion model

モデルの場合には，鉛直方向の拡散効果により地表面で供(4)Determination method of eddy viscosity coefficient t

 t  CD

浮力効果考慮モデルの場合の計算結果を示す．計算結果の地表近傍計算格子の熱流成分を図 7 に示す．浮力効果考慮u  k k ku i   t   t  u i  j  u i    g  t    

 x

t x j
x j   1
xPrt x k
 j 
 j xi  x ju   u i   t  C1   t  u i  j  u i  C 2 k  t x j
x j   2k  x j xi  x jt x j 
 ui      t       Qt x j
x j  Prt x j  C p k250m

 (11)

神戸市内の測定結果とともに，東京の小石川後楽園周辺市街地で実施された加藤ら(6)及び大阪市内の幾つかの公園，緑地周辺市街地で実施された森山ら(7)の測定結果と合せて計算結果と比較する（図 8，9）．東京や大阪で測定された結果においても，緑地から 50m 以上市街地内に入って気温の上昇する傾向を確認することは困難である．この状況は岡田ら(3)によるつくば市の梅園公園周辺市街地における測定結果とも符合する．
- 61 -図 5 13 時の市街地における緑地からの距離と気温上昇量の計算結果と測定結果（上：風速大，下：風速小）図 7 市街地における緑地からの距離と熱流成分（13 時，上：等方拡散モデル，下：浮力効果考慮モデル）

図 8 市街地における緑地からの距離と気温上昇量の計算結果と様々な測定結果（日中）図 6 17 時の市街地における緑地からの距離と気温上昇量の計算結果と測定結果（上：風速大，下：風速小）図 9 市街地における緑地からの距離と気温上昇量の計算結果と様々な測定結果（夕方）- 62 -

４．まとめ参考文献(1)

M. Moriyama, H. Takebayashi, K. Fukumoto, Effects of Green

夏期日中に都市内の小規模緑地による周辺市街地への気Areas on Urban Air Temperature by Numerical Solution, Mem.

温低下効果がどの程度の範囲にまで及ぶかという設問に対Grad. School Sci. & Technol. Kobe Univ., 15-A(1997),

し，神戸市内の小規模緑地の風下側市街地において実施し

pp.101-115.

た測定結果と移流，拡散を表現する数値モデルにより，小(2)規模緑地風下側市街地における気温形成を考察した．測定

areas on their surrounding areas, Energy and Buildings,

時の気象条件に基づき，上空 50m の流入風速 4.1, 5.6m/s（13時），4.2, 4.7m/s（17 時），市街地における地表面顕熱

T. Honjo, T. Takakura, Simulation of thermal effects of urban green

15(1990-1991), pp.443-446.
(3)

岡田牧・日下博幸・木村富士男，夏季日中における小規模緑

314W/m2（13 時），196W/m2（17 時），粗度 0.5m（市街地）

地が周囲街区の気温に与える影響，日本ヒートアイランド学の条件での数値シミュレーションを実施し，緑地に隣接す会第 6 回全国大会予稿集，(2011)，pp.116-117.

る市街地における気温上昇を検討した．なお，評価高さは(4)

地上 1.5m である．

八木里英子・竹林英樹，地表面温度と風速が地表付近の気温形成に与える影響に関する研究，日本ヒートアイランド学会

浮力効果を考慮したモデルを用いた計算では，地表面から供給された顕熱が鉛直方向に輸送されるため，地表付近

第 8 回全国大会予稿集，(2013)，pp.48-49.
(5)

ヴタンカ・足永靖信，空間平均処理を施した 3 次元都市キャは高温になりにくく，緑地から 50m 以上市街地内に入ると，ノピーモデルの開発，都市建築計画における都市気候予測シ

地表付近の気温は，移流効果より鉛直方向の拡散効果に支ステムの開発その 2，日本建築学会環境系論文集，586(2004)，

配される．流入風速が大きい条件及び夕方の神戸市内での測定結果，東京や大阪で測定された結果は，この計算結果

pp.45-51.
(6)と整合した．

加藤琢磨・山田正・日野幹雄，都市内緑地とその周辺における気温と湿度の空間構造，中央大学理工学研究所論文集，

流入風速が小さく，地表面から供給される顕熱が大きい条件での測定結果（神戸市内で穏やかな海風が卓越した日12(2006)，pp.63-71.
(7)

森山正和・河野仁・吉田篤正・宮崎ひろ志・竹林英樹，都市中）は，既往研究（等方拡散モデル）の計算結果と整合し，における樹林のクールスポット効果に関する実測データ解析，緑地の影響は 200m 以上まで及ぶと解釈された．しかし，日本建築学会計画系論文集，541(2001)，pp.49-56.

流入風速が小さいため，鉛直拡散効果が小さく，市街地内の気温上昇は流入風速が大きい場合と比較して大きい．こ(Received September 7, 2015, Accepted November 26, 2015)のとき，市街地内の気温は局所的な風通しや日射遮蔽等の影響でばらつきが大きく，顕熱発生量の抑制，熱交換特性の改善といった市街地内での熱環境改善方策が重要である．
なお，本研究では図 1 に示す通り小規模緑地内での気温の移動測定も実施しており，緑地内の気温分布の形成についても検討を行った．しかし，緑地内の気温は市街地より高温になる測定点も確認され，測定点周辺の緑被条件による日射の影響などが考察された．樹木，裸地，遊歩道などの被覆が混在する緑地の気温形成に対して，移流，拡散モデルによる検討は適さないと考察した．なお，定点測定地
点は周辺を樹木で囲まれた樹冠の下に選定しており，樹木により構成された緑地内の温度が測定されていると判断した．
謝辞 測定に際して神戸市都市計画総局の皆様に協力頂いた．計算には Moriyama ら(1)が作成したソースコードを修正して利用した．記して謝意を示します．

- 63 -