自然教育園報告（Rept. Inst. Nat. Stu. ）第42号：39−47,

2011.

自然教育園における冷気のにじみ出し現象
清水昭吾１・菅原広史２・成田健一３・三上岳彦４・萩原信介５
Cold air-seeping phenomena in the Institute for Nature Study
Shogo Shimizu １, Hirofumi Sugawara ２, Ken-ichi Narita ３,
Takehiko Mikami ４ and Shinsuke Hagiwara ５

はじめに

近年，都市の気温がその周辺と比べて高くなるヒートアイランド現象が顕著となっている。ヒート
アイランド現象の成因としては大きく分けると，土地利用状態の変化，建物の効果，人工排熱であるとされる（気象庁，2008）。元来高温多湿である日本においては，特に夏季の高温化により様々な影響が顕在化しており，ヒートアイランド対策は重要な課題である（三上，2005）。一方，都市内に存在する緑地は，その周辺市街地と比較して低温であり，緑地内の涼しい空気は緑地の外へと流出して周囲の気温を下げる（丸田，1972）。すなわち，クールアイランドとなる都市内緑地には都市のヒートアイランドを緩和する効果が期待できるといえる。
都市のヒートアイランド対策という視点からは，緑地内の冷気が市街地へと流出する冷気のにじみ出し現象が注目される。緑地からの冷気のにじみ出し現象に関して詳細な測定を行った例として，成田ほか（2004）による新宿御苑での研究があるが，異なる規模や特徴を持つ都市内緑地でのさらなる測定事例の蓄積が必要である。
自然教育園内においては，都市内緑地によるクールアイランドの測定を目的に 2007 年より気温観測を実施してきた。2009 年からはより詳細な観測を行っており，2009 年夏季の結果は前号（三上ほか，2010）で報告した。本報告では 2010 年夏季に行った集中観測によって明らかとなった，自然教育園からの冷気のにじみ出し現象についての観測結果を報告する。

観測

概

要

自然教育園内および周辺市街地において気温の測定を実施した。自然通風型放射シェルターをつけた温度ロガー（T&D ，RTR-52）を用いて 1 分ごとの気温を測定した（図 1）。放射シェルターを用
１首都大学東京 , Tokyo Metropolitan University
２防衛大学校 , National Defense Academy
３日本工業大学 , Nippon Institute of Technology
４帝京大学 , Teikyo University
５国立科学博物館附属自然教育園 , Institute for Nature Study, National Museum of Nature and Science自然教育園報告

─ 40 ─第42号，2011

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図1

観測地点の配置．園内と周辺市街地（右上図）に分けて示した．周辺市街地の図は園内よりも縮小してある．

いることで日射によるセンサー加熱の誤差を最小限に抑えている。温度計は，園内では樹木に，周辺市街地では街路灯に取り付けて測定を行った。測定高度は地上 2.5m を基準としたが，樹木の繁茂などの周辺環境により地点ごとに多少のばらつきがある。温度計は 2009 年の測定点に加えて，園中央部の観測タワーの北側斜面に高密度に配置するとともに，市街地の測定点を園からより遠い地点まで

清水ほか ： 冷気のにじみ出し現象

─ 41 ─

設置した。市街地の測定点は，園内からの冷気の影響の到達範囲を明らかにするため，園の北側境界から直線上に配置した。
水平分布に加えて，園の南端および北端付近（図 1 ■印）と観測タワー（図 1 ▲印）において気温鉛直分布の測定も行った。測定高度は，園南端で地上 1.5・3.6・5.7・7.7・9.8・11.9・14.0・16.1m，園北端で地上 4.7・7.2・9.7・12.2・14.7m，観測タワーで地上 0.5・1.5・2.5・4.0・6.0・8.0・10.0・11.4・13.4・15.4・17.6m（観測タワーのみ 10 分ごとのの測定）である。さらに観測タワー上部の樹冠部付
近では，強制通風管を取り付けた熱電対を用いた気温の測定を行った。測定間隔は 1 秒で，地上 9・11・13・15・17・19m の高度で測定した。
また，自然教育園から周辺市街地へにじみ出す冷気の流れをとらえるため，園の東西南北の境界付
近 4 箇所で風向・風速の測定を行った（図１の◎印）。測定高度は，N および E 地点では地上 1.5m，W 地点では地上 8m，S 地点では地上 10m とし，超音波風速計（N・E 地点では Gill windsonic，W・S 地点では総合気象観測装置 vaisala wxt520）により 1 秒ごとの測定値の 1 分平均値を記録した。また，観測タワー上端部（樹冠上）にも超音波風速計（Kaijo SAT-540）を設置している。
観測期間は 2010 年 7 月〜 9 月であるが，本報告では全地点でのデータが揃った 2010 年 7 月 31 日
〜 9 月 29 日までのおよそ 2 か月間のデータを使用する。

晴天日のクールアイランド強度
2010 年は強い太平洋高気圧に覆われ，高温で晴天日の多い夏であった。
まず，自然教育園が市街地と比べてどの程度低温があったのかを検討する。園内外に多数の観測点を設けたため，それぞれの平均気温を求め，その差を緑地内外気温差（クールアイランド強度）とした。園内外とも境界に近い部分では互いの影響を受けていると考えられるため，園内平均気温は園中央部の 9 地点（G6 〜 G12，G19 〜 G20），市街地平均気温は園から離れた 9 地点（U6 〜 U14）の平均値とした。
先行研究によって晴天日にクールアイランド強度が大きくなることがわかっており（菅原ほか，2006），対象期間の晴天日を抽出し，晴天日のクールアイランド強度の平均値を算出した。晴天日は，気象庁大手町における 1 日の日照時間が 7 時間以上で無降水の日と定義し，合計 29 日が抽出された（8月 5 日・7 日・15 日〜 17 日・ 21 日〜 9 月 4 日・6 日〜 7 日・10 日〜 12 日・17 日〜 19 日・21 日）。
図 2 は，晴天日を平均した緑地内平均気温と市街地平均気温，およびクールアイランド強度の日変化を 10 分値で示したものである。市街地では最高気温が 33℃以上に達しているが，園内では 31℃程度に抑えられている。最低気温も市街地が 27℃くらいまでしか下がらないのに対し，園内は 25℃近くまで低下していた。緑地内外の気温差であるクールアイランド強度は，夜間には約 2℃，日中は 2.5℃程度であり，日中の方が大きくなった。日中にクールアイランド強度が大きくなる傾向は，2007 年から 2008 年に実施した観測でも同様であった（清水ほか，2009）。また，クールアイランド強度の大きさは，日中は同程度であったが，夜間は今回の観測の方が 0.5℃程度大きくなった。これは，測定点の違いが要因となっている可能性がある。
さらに新宿御苑での観測結果（成田ほか，2004）と比較すると，日中，夜間とも今回の結果の方がクールアイランド強度は大きい。夏季晴天日には，1 日を通して園内は市街地よりも 2℃以上低温であるということからも，自然教育園のクールアイランド効果は大きいといえる。

自然教育園報告─ 42 ─

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晴天日における緑地内平均気温と市街地平均気温，およびクールアイランド強度の日変化．

冷気のにじみ出し現象発生日の風の変化
図 3 は，冷気のにじみ出し現象が測定された 2010 年 8 月 29 日 18 時から 30 日 6 時にかけての緑地境界および観測タワー上における気温・風向・風速の変化である。N 地点では 18：30 頃，S 地点では 19：30 頃に急激な気温低下がみられる。また，その頃を境に境界部の各地点で風向が園内から市街地へと向かう方向へと変化している。この気温低下と風向の変化は成田ほか（2004）の新宿御苑での観測においても測定されており，緑地内の冷気のにじみ出し現象が起こったと判断できる。この時の風速は，各地点とも 0.5m/s 以下という弱い風であった。また，特に 0 時から 2 時頃にかけて境界部各点の風向が安定しており，この時間には安定した冷気の流出があったと考えられる。
一方，園中央部の観測タワー上では 0 時以降に風向が定まらなくなり，境界部でにじみ出しが安定して起こっていたと思われる 0 時から 2 時頃にかけては風速が弱まり，気温が若干上昇している。境清水ほか ： 冷気のにじみ出し現象

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図3

2010 年 8 月 29 日〜 30 日にかけての緑地境界および観測タワー上における気温・風向・風速の変化．

界部から出て行った緑地内の冷気を補うために，上空から空気を取り込んでいたことが示唆されるが，この点については観測タワーで測定したデータも用いたさらなる検討が必要である。

にじみ出し現象発生日の測線上の気温変化
次に，園内から市街地へと流出した冷気はどのくらいの距離まで気温を下げる効果があるのかにつ自然教育園報告─ 44 ─第42号，2011

いて検討する。まず，にじみ出しの起こった 8 月 29 日夜間から 30 日早朝にかけての南北方向にとった測線（G10 〜 U12）に沿った気温断面分布をみる（図 4）。にじみ出しが始まってそれほど時間がたっていない時（21：50 〜 22：00 の 10 分平均）と，にじみ出しが安定して発生した後（2：30 〜 2：40 の 10 分平均）の 2 事例の気温断面分布を示した。
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園中央部から北側市街地にかけての測線に沿った気温断面分布．にじみ出しが現れた 2010 年8 月 29 日〜 30 日．

22 時頃の気温断面をみると，最も低温なのは湿地帯である G5 である。G3 から G5 にかけては園内で地形的に低い場所であるため，冷気がたまり低温域を形成していると思われる。このことは 2009
年の観測でも確認されている。G5 から G10 の斜面では標高が低いほど気温も低くなっている。G2 は比高約 6m の土手となっているが，G3 との気温差はあまりみられない。市街地側に出ると，最も園に近い U1 は園内とほとんど同じ気温であり，離れるにつれて徐々に気温が上昇して U5 と U6 の間で約 1.5℃の気温差が生じている。この間には，上空に首都高速の通った 4 車線の道路が存在しており，これが冷気の移動を妨げているものと思われる。なお，2009 年には U5 までの冷気の到達をとらえていた。
続いて 2 時 30 分頃の気温断面分布をみると，G8 から U4 付近まで気温差はほとんどなく，自然教育園から 50 m までの市街地では緑地内と同様の涼しい環境となっている。U5 と U6 の気温差は 1℃程度に縮まっており，さらに遠い地点では自然教育園に近づくほど気温が低くなるという分布である。
この結果から判断すると，自然教育園からかなり離れたところまで冷気の影響が及んでいることが考えられる。
測線上の各点の時間変化を示したのが図 5 である。夕方以降 G3 から G6 の低地が最も気温が低く，冷気の蓄積がみられる。冷気層は徐々に高くなり，土手上の G2 や標高の高い G7・G8 との気温差が小さくなっている。市街地では，U2 から U5 の地点で 22 時頃まで変動が大きいものの，それ以降は変動が小さくなり自然教育園からの冷気に覆われたことがわかる。また，22 時頃からは U6 から U9でも気温が低下し始め，U10 でも 0 時頃から低下がみられる。一方，U11・U12 は 22 時以降の気温低下はみられない。今回の結果から断定はできないが，自然教育園から離れるにつれて気温が高くな清水ほか ： 冷気のにじみ出し現象

─ 45 ─っていることから，自然教育園からにじみ出した冷気は 4 車線の道路を越えて緑地の境界から 250m（U10）付近まで達していることが推測される。成田（2004）では，にじみ出しの範囲を 80 〜 90mとしており，今回の結果はその値よりも大きいものである。これは，この場所が地形的に北側に向かって下っていることで，冷気がより遠くまで運ばれやすいことも関わっているものと思われる。
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2010 年 8 月 29 日 18 時〜 30 日 6 時における測線上の各点の気温時間変化．上：自然教育園内，下：市街地．

にじみ出し現象発生日の観測タワーにおける気温変化
図 6 は，8 月 29 日夜間から 30 日早朝にかけて観測タワーで測定された鉛直気温分布の時間変化である。温度ロガーのデータは 10 分間隔，9m から上で測定した熱電対のデータは 1 分間隔である。
鉛直方向にみた気温は，地表付近と樹冠付近（高さ 10 〜 12m 程度）で低くなっている。先行研究でも樹冠面が冷却面とされており，樹冠付近の低温はそのことを裏付けていると考えられる。ただし，樹冠付近の気温は低地の G5 付近と比べると高くなっている。4 で述べた 0 時から 2 時頃にかけてのタワー上での気温の上昇は，樹冠上の 13m までみられる。

自然教育園報告─ 46 ─

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2010 年 8 月 29 日 18 時〜 30 日 6 時の観測タワー各点の気温時間変化．上：温度ロガーの時間変化（10 分値），下：熱電対の時間変化（1 分値）．

まとめ

都市のヒートアイランドの緩和策としての自然教育園のクールアイランド効果を検討した。晴天日のクールアイランド強度は，夜間には 2℃，日中は 2.5℃程度であった。夜間の冷気のにじみ出し発生日には，境界部のすべての観測点で風向が園内から市街地へと向かう方向となっていた。自然教育園で発生した冷気は，夜間のにじみ出し現象によって北側市街地へと流出していることが確認され，4 車線の道路を越えて最大で 250 m 程度にまで及んでいることが示唆された。

引用

文

献

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