Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
活動を抑制しなくても郊外の気温上昇を $ 0.2^{\circ}C $ 程度緩和させる効果を持つことがわかった。

[キーワード] 地球温暖化、力学的ダウンスケーリング、都市気候、将来都市シナリオ、MIROC5

### 1. はじめに

世界の人口の約半数が都市とその周辺域に居住している。日本の場合は、人口の約半数が東京・大阪・名古屋の三大都市圏で生活している。近年、都市域では、地球温暖化とヒートアイランド現象によって、熱中症患者数・睡眠障害発生数・電力消費量が増大しており、社会的な問題となっている。地球温暖化による気温上昇が継続する場合、これらの問題がより大きくなると懸念されている。本研究では、都市の気候特性に配慮した空間解像度の高いダウンスケール手法を実用化し、都市に居住する人々が実感できるような気候変化シナリオを提供することを目指す。

## 2 ．研究開発目的

都市の気候特性に配慮した空間解像度の高いダウンスケール手法を実用化し、都市に居住する人々が実感できるような気候変化シナリオの提供を目指す。この目的を遂行するために、コロラド州立大学で開発され本学で改良された領域気候モデルTERC-RAMSや米国大気研究センターが中心となって開発し本学で改良されたWRFを用いて、1）日本域を対象とした空間解像度の粗いダウンスケール実験、および2）都市域を対象とした高解像度のダウンスケール実験を実施する。日本域を対象とした研究では、全球客観解析データを用いたダウンスケール実験によって現在気候の再現性を確認した上で、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第4次報告書で用いられた第3期結合モデル相互比較プロジェクト(CMIP3)および第5次報告書に向けて行われている第5期結合モデル相互比較プロジェクト(CMIP5)で提供される全球気候モデル(GCM)からのダウンスケール実験を行う。この実験では2つの温暖化シナリオを用いることにより、シナリオによる不確実性を把握することを目的とする。

都市域を対象としたダウンスケール実験においても、CMIP3およびCMIP5のGCMからのダウンスケール実験を行う。ただし、都市住民の暑熱障害が深刻となる夏季のみを対象にする。この実験では、1）異なる複数のGCMの予測データを領域気候モデルの境界値として利用することによってGCMの不確実性に起因する都市気候予測の不確実性を把握する、2）複数の将来の都市シナリオに基づく世界初の本格的な都市気候予測実験を行う、3）一般市民になじみやすい評価指標を用いることで、温暖化に関わる政策支援や普及啓発への貢献にも取り組む。

### 3. 研究開発方法

## （１）マルチモデル・ダウンスケーリングのための日本域20km解像度ダウンスケール

テーマ3の上位研究計画のマルチモデル・ダウンスケーリングでは、複数の領域気候モデルによるダウンスケールを実施し、領域気候モデルが持つバイアスによって生じる不確実性の評価を行う。

はじめに、空間解像度20kmの領域モデルTERC-RAMSとWRFを用いてダウンスケール実験を行った場合、どの程度現在気候を再現できるか検証する。この実験では、初期値・境界値として長期再解析データJRA25/JCDASを用いる。また、1985年から2004年までの20年間を再現実験の対象期間と
する。実験結果を京大防災研究所(サブテーマ（4）)から提供された評価ツールに入力し、観測に対するそれぞれのモデルバイアスの把握と誤差の特性を調査する。

次に、空間解像度20kmの領域気候モデルWRFを用いて、3つのGCMからダウンスケール実験を行う。用いるGCMは、1）東京大学／国立環境研究所／海洋開発研究機構が共同開発したCMIP3用の全球高解像度気候モデルMIROC3-hires（SRES A1Bシナリオ）、2）CMIP5用に開発されたMIROC5（RCP4.5シナリオ）、3）気象研究所で開発された全球気候モデルMRI-CGCM3.2（RCP4.5シナリオ）である。現在気候として1981年から2000年の20年間、将来気候として2081年から2100年の20年間を対象とする。本研究で実施する上記全ての実験では、解析対象期間、計算領域、水平格子間隔を他の2つのサブグループ（気象研、防災科研）の実験とほぼ統一して行っている。

## （２）マルチGCMからの力学的ダウンスケーリングによる日本の三大都市圏の将来気候予測

都市キャノピーモデル (Kusaka et al. 2001) $ ^{1)} $ を組み込んだ空間分解能3kmの領域気候モデルWRFを用いて、日本の3大都市圏(東京・名古屋・大阪都市圏)を対象とした2000年代および2070年代8月の気候予測を行う。将来予測では、力学的ダウンスケールの一つである擬似温暖化手法(Kimura and Kitoh, 2007) $ ^{2)} $ を用いる。擬似温暖化手法とは、現在気候(NCEP-FNL)にGCMで計算された将来気候差分を上乗せしたデータをWRFの境界値に使用する手法である。将来の気候変化差分はGCMによって大きく異なる。そこで本研究では、SRES A1bシナリオ下における気候感度の異なる3つのGCM（MIROC3.2-Medres, MRI-CGCM2.3.2a, CSIRO-Mk3.0）から得られる予測値を使用して、3つのダウンスケール実験を実施する。結果を評価する際には、通常の気候要素に加え、熱中症発生可能時間や睡眠障害発生日数など、一般市民にも分かりやすい指標も用いる。

## （３）マルチGCMと簡易将来発展シナリオを用いた今後70年間の温暖化と都市化の影響比較

都市キャノピーモデル（Kusaka et al. 2001） $ ^{1)} $ を組み込んだ高解像度領域気候モデル TERC-RAMSを用いて、2070年代の首都圏の将来気候を対象に、温室効果ガスによる気候変化と都市化の影響を評価する。将来の都市化の影響を見積もるために、2070年頃の都市データを用意する。ここでは「将来の都市面積及び建物高さは、土地利用データが手に入る1987年と1997年の間の10年間の増加分の1/2の増加割合で、2070年ごろまで増加しつづける」と仮定したシナリオを用いる。一方、2070年頃の温暖化による昇温量を見積もるため、領域気候モデル TERC-RAMSに擬似温暖化手法を適用したダウンスケーリングによって将来気候予測を行う。擬似温暖化手法に必要な現在気候データにはJRA25/JCDASを用いる。将来の気候変化差分はGCMによって大きく異なるので、この実験では、首都圏の夏季の気候を支配する太平洋高気圧の再現性が比較的よい5つのGCMの気候変化予測とその平均値（Multi）を使用する。使用するGCMは、BCCR-BMM2.0（ノルウェー・ビヤークネス気候研究センター開発），CSIRO-Mk3.0（オーストラリア連邦科学産業研究機構開発），GFDL-CM2.1（アメリカ海洋大気庁開発），INGV-SXG（ヨーロッパ中期気象予報センター開発），MRI-CGCM2.3.2a（気象研究所開発）の5つである。

## （４）将来の都市シナリオを考慮した首都圏の夏季気候予測実験

本実験では、テーマ4の山形与志樹氏（国立環境研究所）らのグループによって作成された現在の都市データ（土地利用・人工排熱・建物形状データ等）、および将来の都市データを用いて、
首都圏を対象に温暖化と都市化の影響を評価する。これまでの実験との相違点としては1）現在の人口・社会経済活動を仮定しているが、将来、ヒートアイランドの視点から都市形態が変化した場合の土地利用を考慮した、2）直接ダウンスケール手法を用いている、3）親モデルとしてCMIP3のGCMではなく、CMIP5のGCMの1つであるMIROC5を用いていることの3点が挙げられる。ダウンスケール実験では、都市キャノピーモデルを組み込んだ空間解像度4kmの領域気候モデルWRFを用いる。対象期間は1990-2000年と2050-2060年の各8月とする。前述したように、この実験では直接ダウンスケール手法(GCM出力値をそのままWRFの境界値として使用する)を用い、現在気候は第5次評価報告書（AR5）の20世紀再現シミュレーション結果、将来気候はAR5のRCP4.5シナリオを用いている。将来の都市気候予測では、テーマ4で作成された3つの都市シナリオ(現状維持・分散・集約シナリオ)を考慮することにより、温暖化分の気温上昇に対して都市効果が地上気温に及ぼす影響がどの程度あるか評価する。なお、集約シナリオとは人々が都心に住むコンパクトシティ型の都市を目指すシナリオであり、分散シナリオとは人々が郊外に住む社会を目指すシナリオである。

## 4 ．結果及び考察

## （１）マルチモデル・ダウンスケーリングのための日本域20km解像度ダウンスケール

はじめに、領域気候モデルTERC-RAMSとWRFの精度検証を目的として、全球客観解析データJRA/JCDASを境界値に用いたダウンスケール実験を実施した。その結果、TERC-RAMSでは冬季に低温傾向、夏季に高温傾向を持つが多くの地域でバイアスは1℃以内となること、降水は四国九州沖縄で夏季に顕著な降水量過少のバイアスがあり、観測に比べて1/2程度になることがわかった。一方、WRFの場合、冬季の北海道東北を中心とした低温バイアスと夏季の関東における高温バイアスを除き、広い範囲で気温のバイアスは0.5℃以内となることがわかった。また、降水量は年間を通して過大評価し、特に冬季の東北北海道で2倍程度になることがわかった。

次に、JRA/JCDASで精度検証をした領域気候モデルWRFを用いて、CMIP3のGCMの1つであるMIROC3-hires、およびCMIP5のGCMの1つであるMIROC5の現在気候実験の再現性の確認を目的に、これらを境界値に与えたダウンスケール実験を行った。MIROC5からダウンスケールされた気温は、北海道で冬季に1℃以上の過大評価、西日本で年間を通して過小評価となった。MIROC5からダウンスケールされた降水は、年間を通して過大評価しており、特に冬季の北海道では、実際の降水量の2倍となった。ダウンスケールされた気温は、GCMのバイアスを強く引き継ぐのに対し、降水に関しては領域気候モデルの影響を強く受けていることが示唆された。なお、別途実施した全球気候モデルMRI-GCGM3.2からのダウンスケール実験結果においては、親モデルであるMRI-GCGM3.2に梅雨前線が明瞭に再現されていないなどの情報を引きつぎ、ダウンスケール実験結果の夏季の降水量は大きく過小評価されていた。

最後に、WRFを用いて、日本域の将来気候予測を目的に、CMIP3のMIROC3-hiresとCMIP5のMIROC5からのダウンスケール実験を行った。現在気候の再現結果から得られた夏季の地上気温分布に関しては両者の間に大きな相違は認められなかったが、将来偏差では、親モデルとしてMIROC5を用いた場合の昇温が顕著であり、MIROC3の場合と比較すると日本付近の気温は平均して0.8℃高くなると予測された。冬季の将来予測にでも、同様にMIROC5を用いた場合の方が顕著な昇温傾向が見られた。降水の将来偏差については、気温同様に、MIROC3とMIROC5を用いた場合で大きな違いが
認められた。MIROC3を用いた実験では日本周辺全域において夏季の降水量が増すと予測されているのに対し、MIROC5を用いた実験では関東以西の太平洋側では減少、東北及び日本海側では増加になると予測された。

## （２）マルチGCMからの力学的ダウンスケーリングによる日本の三大都市圏の将来気候予測

本研究では、都市キャノピーモデルを導入した水平格子間隔3kmのWRFモデルを用いて、東京・大阪・名古屋都市圏を対象とした都市気候の現在気候再現実験（2000年代）および将来予測実験（2070年代）を実施した。はじめに、WRFモデルの再現性を検証した。WRFモデルは、観測された8月平均気温の空間分布をよく再現した。解析領域全域でのバイアスは-1.2℃で、二乗平均誤差は2.7℃であった。東京、名古屋、大阪におけるバイアスはそれぞれ、-0.6℃、-0.1℃、-0.4℃であった。WRFモデルは、月平均気温分布だけでなく、気温の日変化も良好に再現した。

次に、都市気候の将来予測実験を実施した。その結果、東京、大阪、名古屋における2070年代の8月平均気温は、2000年代現在よりも約2.3℃高くなると予測された。3つのアンサンブルメンバー間の予測の幅は0.4℃あるものの、上記の結果は2070年代になると記録的な猛暑年となった2010年の8月平均気温よりも高くなることを意味している。また、2070年代の8月になると、2010年の8月のように、ほぼ毎日睡眠障害が発生する可能性があることが示唆された（図(3)-1）。本研究では、ダウンスケール実験から得た結果を用いて湿球黒球温度（WBGT）の予測も実施した。その結果、屋外で激しい運動を中止すべき時間が2000年代の8月では日中の30%であるのに対して、2070年代になるとその時間は63%に増加する可能性があると示唆された。3つのアンサンブルメンバーの予測の幅は13%であった。最後に、ヒートアイランド強度（UHII）を推定した。東京の8月平均UHIIは1.5℃であり、今後70年間の全球規模の気候変化の影響と同程度であることがわかった。

図(3)-1 ダウンスケール実験によって予測された睡眠困難発生可能日数（深夜0時の気温が26℃を下回らない日数）。左棒から2000年代8月、2010年8月、2070年代8月における日数。ΔDays=1は、境界値に用いた3つのGCMの違いによる結果の差を意味する。

## （３）マルチGCMと簡易将来発展シナリオを用いた今後70年間の温暖化と都市化の影響の比較

都市キャノピーモデルを組み込んだ高解像度領域気候モデルTERC-RAMSを用いて、2070年代の首都圏の将来気候を対象に、温室効果ガスによる気候変化と都市化の影響を評価した。関東地方における今後70年間の温暖化による気温上昇は、境界値に用いるGCMによって最大で2℃程度異なるものの、平均で約2.2℃と予測された（図(3)-2）。一方、2070年代までの今後
70年間の都市化による気温上昇は約0.6℃であった。この昇温量は全球規模の気候変化による昇温量よりもずっと小さいが、都心における過去から将来までの都市化による昇温量、すなわち2070年代8月のヒートアイランド強度は約2℃で、将来の温暖化の大きさ2.2℃と同程度と計算された。このことは、東京のような発展した都市域では、ヒートアイランドの緩和が将来の温暖化の適応策となりうることを示唆している。

図(3)-2 1990年代と2070年代の8月平均気温の差（2070年代-2000年代）。灰色棒は将来の都市化による昇温量、白色棒は大規模場の気候変化による昇温量（5つのGCMの予測結果の平均値を用いたダウンスケール実験の結果）、細棒は個々のGCMからのダウンスケール実験（左からBCCR, CSIRO30, GFDL21, INGV, MRIからのダウンスケール実験）によって見積もられた温暖化による昇温量を意味する。

## （４）将来の都市シナリオを考慮した首都圏の夏季気候予測実験

将来の都市気候は、全球的な気候変動だけではなく、将来の都市のあり方にも依存するため、将来の都市シナリオを設定しなくてはならない。本研究では、ダウンスケール実験において、CMIP5のGCMの1つであるMIROC5による予測結果とテーマ4土地利用予測チームが作成した将来の都市シナリオ（土地利用・人工排熱・建物形状など，図(3)-3）を用いることによって、これまでにない新たな都市気候予測を実施した。

MIROC5からのダウンスケール実験から得られた2050年代8月の首都圏の地上気温は、どの都市シナリオを用いた場合でも、1990年代現在に比べ約2～3℃上昇すると予測された(図(3)-4)。図(3)-5から、将来、コンパクトシティ一化が進むと、都心に近い住宅地の気温上昇量がわずかに緩和されること、人々が郊外に住む自動者依存型社会になると都心を除く南関東全域で気温が0.2℃程度上昇することが分かる。場所によっては、最大で0.5℃の上昇が認められた。これらの結果は、将来の都市計画によって、温暖化による気温上昇を部分的に助長または抑制できることを示唆している。今回設定した集約型・分散型シナリオでは、総人口および総エネルギー消費量を現状維持させた。都市再配置に加えて、省エネ策や緑化政策などの環境政策を導入することにより、都市の温暖化をさらに緩和できると期待できる。
図(3)-3 人工排熱(W/m²)分布. 左は集約型都市シナリオ、右は分散型シナリオを採用した場合の8月平均値。

図(3)-4 CMIP5-GCMの1つであるMIROC5からのダウンスケール実験の結果。左図は1990年代現在の8月平均気温、右図は2050年代(RCP4.5シナリオ)の8月平均気温。

図(3)-5 将来の気温予測に対する都市シナリオの効果（現状維持シナリオ採用時からの偏差）。左図は分散型シナリオ採用時、右図は集約型シナリオ採用時。灰色のシエードは0.2℃の正偏差、格子シエード-0.2℃の負偏差を意味する。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

日本域を対象としたマルチGCMを採用したダウンスケール実験では、空間詳細な気候分布が表現されダウンスケールのメリットが再確認された一方で、GCMによる不確実性が浮き彫りとなった。
特に降水は気温と比べて不確実性が大きいことがわかった。都市圏を対象としたCMIP3のGCMからのダウンスケール実験は、都市キャノピーモデルを領域気候モデルに組み込み、都市を厳密に再現している点において、世界的に見ても先駆的な取り組みを行ったと言える。このような長所を生かした将来の都市化と温暖化の比較実験は、大都市における今後の気温上昇がこれまでとは逆に温暖化の影響の方が大きくなることを示した点において、大変意義が高いと思われる。CMIP5のGCMからのダウンスケール実験では、3種類の異なる将来の都市シナリオを利用した。これは、世界初の本格的かつ詳細な都市気候将来予測実験と位置づけられる。この実験から、2050年代の8月の平均気温は現在に比べて2～3℃上昇するという結果を得た。しかし、都市シナリオによって気温上昇に差があり、分散型シナリオは、たとえ人間活動を現状維持に保ったとしても都心近郊の広い範囲で温暖化を0.2℃程度さらに増大させること、その値は最大で0.5℃に達しうることがわかった。一方、集約型シナリオは、人間活動を抑制しなくても首都圏を中心に温暖化を0.2℃程度緩和させる効果を持つことがわかった。これまでの温暖化研究では都市効果はあまり考慮されてこなかったが、本研究の様々な結果は、温暖化予測に都市効果を含める必要性を示しており、科学的意義は高かったと思われる。

## （２）環境政策への貢献

次期IPCC用に開発されたMIROC5からのダウンスケール実験の結果は、温暖化影響評価グループを通じて、間接的に、環境政策に貢献できると期待される。また、都市シナリオを用いたダウンスケール実験の結果は、地球温暖化の適応策としての視点を持って都市計画を策定することに意味があることを示すことができた。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) Inoue, T., and F. Kimura (2007): Numerical experiments on fair-weather clouds forming over the urban area in northern Tokyo. SOLA, 3, 125-128.

2) Kawase, H., T. Yoshikane, M. Hara, B. Ailikun, F. Kimura, and T. Yasunari (2008): Downscaling of the climatic change in the rainband in East Asia by a pseudo climate simulation method. Scientific Online Letters on the Atmosphere, 4, 073-076. (2008)

3) Hara, M., T. Yoshikane, H. Kawase, and F. Kimura (2008): Estimation of the impact of global warming on snow depth in Japan by the pseudo-global-warming method. HRL, 2, 61-64.

4) Kusaka, H. (2008): Recent progress on urban climate study in Japan. Geograph. Rev. Japan, 81, 361-374.

5) Kawase, H.. T. Yoshikane, M. Hara, B. Ailkun, F. Kimura, T. Yasunari, T. Inoue, and H. Ueda (2009): Intermodel variability of future changes in the Baiu rainband estimated
by the pseudo global warming downscaling method. J. Geophys. Res., 114, D24110, doi:10.1029/2009JD011803.

6) 日下博幸，羽入拓朗，縄田恵子，古橋奈々，横山仁（2010）：東京で観測された局地豪雨の実態調査：2002年8月2日および2004年8月10日の事例の比較解析．日本ヒートアイランド学会論文集，5，1-10.

7) 秋本祐子，日下博幸（2010）：入力データおよび地表面パラメータの変化に対する領域気象モデルWRFの感度実験－夏季晴天日の関東平野を対象として－．地理学評論，83(3)，324-340.

8) Ikeda, R., and H. Kusaka (2010): Proposing the simplification of the multilayer urban canopy model: Intercomparison study of four models. J. Appl. Meteor. Climatol., 49, 902–919.

9) Fujita, M., F. Kimura, and M. Yoshizaki (2010): Morning precipitation peak over the Strait of Malacca under a calm condition. Mon. Wea. Rev., doi:10.1175/2009MWR3068.1.

10) Kusaka, H., T. Takata, and Y. Takane (2010): Reproducibility of regional climate in central Japan using the 4-km resolution WRF model. SOLA, 6, 113-116.

11）日下博幸，羽入拓郎，縄田恵子（2010）：GPS可降水量に着目した局地豪雨の事例解析－2000年7月4日に東京で観測された事例－．地理学評論，83（5），479-492.

12）足立幸穂，木村富士男（2010）：近年の関東域における高温化傾向の要因分析．気候影響・利用研究会会報，28，5-13.

13）原政之，日下博幸，木村富士男，若月泰孝（2010）：気候変動が首都圏の都市気候に及ぼす影響－冬季を対象として一．ながれ，29(5)，353-361.

14）井原智彦，日下博幸，原政之，松橋隆治，吉田好邦（2011）：問題比較型影響評価手法を用いた都市気温上昇に伴う軽度の健康影響の推定．日本建築学会環境系論文集，76(662)，459-467.

15) Takane, Y. and H. Kusaka (2011): Formation mechanism of the extreme high surface air temperature of 40.9°C observed in the Tokyo metropolitan area: considerations of dynamic foehn and foehn-like wind. J. Appl. Meteor. Climatol., 50(9), 1827-1841.

16) Iizumi, T., M. Nishimori, K. Dairaku, S. A. Adachi, and M. Yokozawa (2011): Evaluation and intercomparison of downscaled daily precipitation indices over Japan in present-day climate: Strengths and weaknesses of dynamical and bias correction-type statistical downscaling methods. J. Geophys. Res., 116, D01111, doi:10.1029/2010JD014513.

17) Iizuka, S., K. Dairaku, W. Sasaki, S. A. Adacghi, H. Kusaka, N. Ishizaki, and I. Takayabu (2012): Assessment of ocean surface winds and tropical cyclones around Japan by RCMs. J. Meteor. Soc. Japan, 90B, 91-102.

18) Ishizaki, N. N., H. Shiogama, K. Takahashi, S. Emori, K. Dairaku, H. Kusaka, T. Nakaegawa, and I. Takayabu (2012): An attempt to estimate of probabilistic regional climate analogue in a warmer Japan. J. Meteor. Soc. Japan, 90B, 65-74.

19) Ishizkai, N. N., I. Takayabu, M. Oh’izumi, H. Sasaki, K. Dairaku, S. Iizuka, F. Kimura, H. Kusaka, S. A. Adachi, K. Kurihara, K. Murazaki, and K. Tanaka (2012): Improved
performance of simulated Japanese climate with a multi-model ensemble. J. Meteor. Soc. Japan, 90, 235-254.

20) Kusaka, H., M. Hara, and Y. Takane (2012): Urban climate projection by the WRF model at 3-km horizontal grid increment: Dynamical downscaling and predicting heat stress in the 2070's August for Tokyo, Osaka, and Nagoya metropolises. J. Meteor. Soc. Japan., 90B, 47-63.

21) Kusaka, H., F. Chen, M. Tewari, J. Dudhia, D. O. Gill, M. G. O. Duda, W. Wang, and Y. Miya (2012): Numerical Simulation of Urban Heat Island Effect by the WRF Model with 4-km Grid Increment: An Inter Comparison Study between the Urban Canopy Model and Slab Model. J. Meteor. Soc. Japan., 90B, 33-45.

22) Adachi, S. A., F. Kimura, and H. Kusaka (2012): Comparison of the Impact of Global Climate Change and Urbanization on Summertime Future Climate in the Tokyo Metropolitan Area. J. Appl. Meteor. Climatol., in press. (2012)

## <査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない。

## くその他誌上発表（査読なし）>

1) 日下博幸（2008）：都市気候モデルング研究の取り組みと今後の課題．天気，55，227-240.

2) 日下博幸（2009）：領域気象モデルWRFについて．ながれ，28，3-12.

3) S. A. Adachi, F. Kimura and M. Tanaka (2009): Reproducibility of past 20 years climate using dynamical downscaling method and future prediction of snow cover in winter. 陸域環境研究センター報告, 10, 51-60.

4) 日下博幸（2010）：ヒートアイランド気象学事始め(第4回). 日本ヒートアイランド学会誌, 5, 38-40.

5）日下博幸（2012）：都市の熱汚染．計算工学、17(1)，3-6.

6）神田学編（2012）：第9章 都市気象の単層モデルと領域気象モデル（執筆担当：日下博幸）．気象研究ノート第224号 都市の気象と気候、日本気象学会、221-231.

## （2） 口頭発表（学会等）

1) 日下博幸，足立幸穂，木村富士男，原政之，羽入拓郎（2008）：領域気候モデルを用いた将来の都市気候予測．日本地理学会2008年春季学術大会.

2）木村富士男，足立幸穂，片岡久美，日下博幸（2008）：日本気象学会2008年度春季大会.

① 2070年代における首都圏の夏の気温予測の試み.

3) 日下博幸，羽入拓郎，原政之，木村富士男，片岡久美，足立幸穂（2008）：地球温暖化時のヒートアイランド(猛暑)予測研究と都市降水シミュレーション研究の現状と課題．日本気象学会2008年度春季大会.

4) 日下博幸（2008）：都市キャノピー層の科学－マクロスケールから．日本建築学会シンポジウム．
5）日下博幸，秋本祐子（2008）：2007年8月16日多治見猛暑の数値シミュレーション．日本ヒートアイランド学会第3回全国大会.

6) 高根雄也，日下博幸，原政之，足立幸穂，木村富士男（2008）：熊谷猛暑の形成メカニズム－2007年8月16日の事例解析－．日本ヒートアイランド学会第3回全国大会.

7）高根雄也，日下博幸，原政之，足立幸穂，木村富士男（2008）：熊谷猛暑の形成メカニズム－2007年8月16日の事例解析－．日本地理学会2008年秋季学術大会.

8) 足立幸穂，木村富士男，日下博幸（2008）：関東都市域を対象としたダウンスケール～過去の気候の再現～．温暖化影響評価のためのダウンスケーリングに関する研究会.

9）高根雄也，日下博幸，原政之，秋本祐子，木村富士男，足立幸穂（2008）：2007年8月16日に発生した熊谷猛暑の形成メカニズム－WRFモデルを用いた熱収支解析一．日本気象学会2008年度秋季大会.

10）足立幸穂，木村富士男，日下博幸（2008）：関東域における過去30年間の気温変化傾向の要因分析．日本気象学会2008年度秋季大会.

11）木村富士男（2008）：アジアにおける降水帯の再現とメカニズムの考察．日本気象学会2008年度秋季大会シンポジウム：地域の詳細な気象と気候の再現をめざしてーダイナミックダウンスケール技術の高度利用ー．

12）木村富士男，日下博幸，足立幸穂（2009）：都市域における地球温暖化のダウンスケール．RCMによる気候予測情報の利用促進のための研究者会合．

13）足立幸穂，木村富士男（2009）：近年の関東域における高温化傾向の要因分析．気候影響利用研究会.

14）足立幸穂，木村富士男，日下博幸（2009）：第3回沼口敦さん記念シンポジウム.

15）日下博幸，縄田恵子，木村富士男，羽入拓郎（2009）：近年の関東域における高温化傾向の要因分析と課題．日本地理学会2009年春季学術大会.

① 都市が降水に及ぼす影響に関する数値実験.

16）日下博幸，縄田恵子，羽入拓郎，宮由可子，木村富士男（2009）：都市が降水に及ぼす影響—評価手法に関する現状と課題—．日本気象学会2009年度春季大会.

17）足立幸穂，木村富士男（2009）：東アジアにおける低気圧活動の経年変化．日本気象学会2009年度春季大会.

18) Kusaka, H., F. Chen, M. Tewari, M. Duda, J. Dudhia, Y. Miya and Y. Akimoto (2009): Performance of the WRF model as a high resolution regional climate model: Model intercomparison study. 7th International Conference for Urban Climate, Yokohama, Japan.

19) Kusaka, H., F. Kimura, K. Nawata, T. Hanyu and Y. Miya (2009): The chink in the armor: questioning the reliability of conventional sensitivity experiments in determining urban effects on precipitation patterns. 7th International Conference for Urban Climate, Yokohama, Japan.

20) Ikeda, R., and H. Kusaka (2009): Development of the simple multi-layer urban canopy models. 7th International Conference for Urban Climate, Yokohama, Japan.

21) Kimura, F., and S. Adachi (2009): Dynamical downscaling of global climate change for urbanizing Kanto Plain. 7th International Conference for Urban Climate, Yokohama,
Japan.

22) Adachi, S., and F. Kimura (2009): Numerical studies on temperature change and urbanization in recent 30 years in Kanto Plain. 7th International Conference for Urban Climate, Yokohama, Japan.

23）池田亮作，日下博幸（2009）：多層都市キャノピーモデルの簡略化手法の提案．日本ヒートアイランド学会第4回全国大会.

24）日下博幸，縄田恵子，木村富士男，宮由可子，秋本祐子（2009）：都市が降水に及ぼす影響—気候シミュレーション手法を用いた感度実験—．日本ヒートアイランド学会第4回全国大会.

25）秋本祐子，日下博幸（2009）：土地利用データと大気データの変更が領域気象モデルWRFに与えるインパクト．日本地理学会2009年秋季学術大会.

26) Ohya, M., and H. Kusaka (2009): Sensitivity of the WRF microphysics to the snowfall Simulation in the coastal area of Japan sea. Fourth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology, Tsukuba, Japan.

27) Akimoto, Y., and H. Kusaka (2009): Sensitivity of WRF model to input-datasets and surface parameters for heat island. Fourth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology, Tsukuba, Japan.

28) Kusaka, H., F. Chen, M. Tewari, M. Duda, J. Dudhia, Y. Miya and Y. Akimoto (2009): Performance of the WRF model as a high resolution urban climate model. Fourth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology, Tsukuba, Japan.

29）秋本祐子，日下博幸（2009）：土地利用データと大気データの変更が領域気象モデルWRFに与えるインパクト．日本気象学会2009年度秋季大会.

30）秋本祐子，日下博幸（2009）：日本で発生する霧の気候学的研究．日本気象学会2009年度秋季大会.

31）足立幸穂，木村富士男（2009）：ダウンスケール手法を用いた関東域における将来都市気候予測．TXテクノロジー・ショーケース．

32）秋本祐子，日下博幸（2010）：日本で発生する霧の気候学的特性．日本地理学会2010年春季学術大会.

33）日下博幸，高田智行，原政之（2010）：三大都市圈を対象とした夏季気候の将来予測．日本地理学会2010年春季学術大会.

34）高根雄也，日下博幸（2010）：関東平野内陸域における夏季高温現象の実態調査と形成メカニズムの解明．日本地理学会2010年春季学術大会.

35）髙根雄也，日下博幸（2010）：関東平野内陸域における夏季高温現象の統計解析．日本気象学会2010年度春季大会.

36）宮由可子，日下博幸（2010）：日本の三大都市における過去20年間の猛暑の実態調査．日本気象学会2010年度春季大会.

37）縄田恵子，日下博幸，木村富士男（2010）：WRFを用いた首都圏の降水シミュレーション－都市の降水へのインパクト調査－．日本気象学会2010年度春季大会.

38）高根雄也，日下博幸（2010）：関東平野内陸域における夏季高温現象の数値実験．日本気象学会2010年度春季大会.
39）足立幸穂，木村富士男，日下博幸，植田宏昭，井上知栄（2010）：2070年代における首都圈夏季の将来都市気候予測．日本気象学会2010年度春季大会.

40）池田亮作，日下博幸，飯塚悟，朴泰祐（2010）：複雑地形・都市を対象とした並列LES モデルの開発．日本気象学会2010年度春季大会.

41）日下博幸，高田智行，原政之，足立幸穂（2010）：三大都市圈を対象とした夏季気候の再現計算と将来予測．日本気象学会2010年度春季大会.

42）木村富士男，足立幸穂，小松恭子（2010）：晴天日の非断熱過熱による山岳風下における昇温効果．日本気象学会2010年度春季大会.

43) Adachi, S. A., F. Kimura, H. Kusaka, T. Inoue and H. Ueda (2010): Comparison of Impacts between Global Climate Change and Urbanization on Future Urban Climate in Tokyo Metropolitan Area. International Workshop on Urban Climate Projection for better Adaptation Plan, Tsukuba, Japan.

44) Akimoto Y., and H. Kusaka (2010): Sensitivity of WRF model to input-datasets and surface parameters for heat island simulation. International Workshop on Urban Climate Projection for better Adaptation Plan, Tsukuba, Japan.

45) Takane, Y., and H. Kusaka (2010): Formation mechanisms of the extremely high surface air temperature of 40.9℃ observed in the Tokyo metropolitan area. International Workshop on Urban Climate Projection for better Adaptation Plan, Tsukuba, Japan.

46) Hara, M., H. Kusaka, F. Kimura and Y. Wakazuki (2010): Projection of change in urban heat island intensity of Tokyo metropolitan area during winter. International Workshop on Urban Climate Projection for better Adaptation Plan, Tsukuba, Japan.

47) Kusaka, H., R. Ikeda, T. Takata, M. Hara, S. A. Adachi, F. Chen, M. Tewari and J. Dudhia (2010): Developing multi-layer and single-layer urban canopy models and urban climate simulation by WRF with UCM. International Workshop on Urban Climate Projection for better Adaptation Plan, Tsukuba, Japan.

48）日下博幸，縄田恵子（2010）：首都圏における都市と降水の関係－領域気候モデルWRFを用いたアンサンブル気候実験－．日本ヒートアイランド学会第5回全国大会.

49）高根雄也，日下博幸（2010）：日本の首都圈で日最高気温40.9℃を記録した極端な猛暑の形成メカニズム．日本ヒートアイランド学会第5回全国大会.

50) Hara, M., H. Kusaka, F. Kimura and Y. Wakazuki (2010): Projection of change in urban heat island intensity of Tokyo metropolitan area during winter. 9th Symposium on the Urban Environment, Keystone, America.

51) Takane, Y., and H. Kusaka (2010): Formation mechanisms of the extreme high surface air temperature of 40.9 deg.C observed in the Tokyo metropolitan area. First International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models, Kyoto, Japan.

52) Kusaka, H, K. Nawata and F. Kimura (2010): Determining urban effects on precipitation patterns utilizing ensemble climate experiment approach. First International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models, Kyoto, Japan.

53）日下博幸，縄田恵子（2010）：都市が降水に及ぼす影響調査－アンサンブル感度実験－．日本
地理学会2010年秋季学術大会.

54）縄田恵子，日下博幸（2010）：WRFを用いた首都圏の降水シミュレーション－都市の降水へのインパクト調査－．日本気象学会2010年度秋季大会.

55）日下博幸，足立幸穂，高田智行，高根雄也，原政之，木村富士男（2010）：三大都市圈を対象とした夏季気候の再現計算と将来予測（その2）GCMアンサンプルデータを用いた疑似温暖化実験．日本気象学会2010年度秋季大会.

56）木村富士男，足立幸穂，小松恭子（2010）：晴天日における局所的高温現象の再現．日本気象学会2010年度秋季大会.

57) Adachi, S. A., F. Kimura, H. Kusaka and M. Hara (2010): Projection of summer climate on Tokyo metropolitan area using pseudo global warming method. American Geophysical Union 2010 Fall meeting, San Francisco, USA.

58) Kimura, F., X. Ma and M. Hara (2010): Downscaling of snow depth and river discharge in Japan by the Pseudo-Global-Warming Method. American Geophysical Union 2010 Fall meeting, San Francisco, USA.

59）日下博幸，縄田恵子（2011）：降水に対する都市効果の検証－アンサンブル気候実験－．日本気象学会2011年度春季大会.

60）石崎紀子，高藪出，大楽浩司，飯塚聡，足立幸穂，木村富士男，日下博幸，田中賢治（2011）：20km格子マルチRCMによる温暖化時の日本の地域気候変動．日本気象学会2011年度春季大会.

61）上野正博，日下博幸，足立幸穂，原政之（2011）：関東地方における過去30年間の気候変化シミュレーション．日本気象学会2011年度春季大会.

62) Ishizaki, N., H. Shiogama, K. Takahashi, S. Emori, K. Dairaku, H. Kusaka, T. Nakaegawa and I. Takayabu (2011): Probabilistic Regional Climate Analogue in the Warmer Japan. Third international workshop on down-scaling, Tsukuba, Japan.

63) Kusaka, H., M. Hara and Y. Takane (2011): Urban climate projection in summer in the 2070s by the WRF model with 3-km horizontal grid increment: Dynamical downscaling and impact assessment to heat stress. Third international workshop on down-scaling, Tsukuba, Japan.

64) Aoyagi, T., S. A. Adachi, H. Kusaka, K. Tanaka, and N. Seino (2011): Near-term prediction of urban climate based on urban growth scenarios in the Tokyo metropolitan area. Fifth Korea-Japan-China Joint Conference on Meteorology, Busan, Korea.

65）高藪出，大楽浩司，日下博幸，田中賢治，西森基貴，鼎信次郎，稲津將（2011）：マルチモデルアンサンブルとダウンスケーリングの研究(S-5-3)．日本気象学会201年度秋季大会.

66）日下博幸，足立幸穂，藤田恵子，飯島奈津美，井原智彦，飯泉仁之直，原政之，山形与志樹(2012)：首都圈の夏季気候の将来予測と健康影響評価．日本地理学会2012年春季学術大会S1405．2012年3月.

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。
## （４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

1) International workshop on urban climate projection for better adaptation plan

(より良い適応策のための都市気候予測に関する国際ワークショップ)

（2010年6月2-3日、筑波大学 総合研究棟A公開講義室、参加者90名）

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) 産経新聞・新華社ほか7社(2008年3月4日)(提供元：共同通信社)

2）Inter FM「GREEN STATION」2010年7月24日、首都圈夏季における過去の気温上昇の要因、及び2070年代の夏季の都市気候予測の成果について15分ほど紹介）

3) 記者会見(2011年7月21日14時～15時、筑波大学計算科学研究センター会議室B)

発表者：日下博幸、高根雄也、内容：下記の研究について紹介

Y. Takane and H. Kusaka: J. Appl. Meteor. Climatol., 50(9), 1827–1841. (2011)

記者会見後、以下9社に掲載

a. サンスポ(2011年7月21日、SANSPO.COM(Web版))

b. 日本経済新聞 (2011年7月21日、Web刊)

c. 時事通信 (2011年7月21日、Web版)

d. 茨城新聞(2011年7月22日、朝刊、全国版、社会面21頁)

e. 朝日新聞 (2011年7月22日、朝刊、全国版、社会面38頁)

f. 東京新聞(2011年7月22日、夕刊、Web版)

g. 日本経済新聞 (2011年7月22日、朝刊、全国版、社会面38頁)

h. 每日新聞(2011年7月22日、Web版)

i. 朝日新聞 (2011年7月23日、Web版)

## (6) その他

1）高根雄也、日下博幸、原政之、足立幸穂、木村富士男：日本ヒートアイランド学会最優秀論文発表賞（2008）「熊谷猛暑の形成メカニズム－2007年8月16日の事例解析」

### 8 \. 引用文献

1) H. Kusaka, H. Kondo, Y. Kikegawa, and F. Kimura (2001): A simple single-layer urban canopy model for atmospheric models: Comparison with multi-layer and slab models. Bound.-Layer Meteor., 101, 329-358.

2) F. Kimura, and A. Kitch (2007): Downscaling by pseudo global warming method. The Final Report of the ICCAP, Research Institute for Humanity and Nature, Kyoto, Japan.
## S-5 地球温暖化に係る政策支援と普及啓発のための気候変動シナリオに関する総合的研究

3. 温暖化影響評価のためのマルチモデルアンサンブルとダウンスケーリングの研究

(4) 20km地域気候モデルのバイアス特定と水資源評価のための統計的ダウンスケーリング

京都大学防災研究所

水資源環境研究センター

田中賢治・小尻利治

<研究協力者>

京都大学防災研究所 水資源環境研究センター

小原佳洋子・中田淳子

平成19～23年度累計予算額：65,529千円

（うち、平成23年度予算額：13,394千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 各機関から提供を受けた20km地域気候モデルの長期計算結果を用いて、さらにモデル開発者からの要望を取り入れながら、各モデル出力値に含まれるバイアス情報を効率的に検出・補正するシステムの開発、改良を重ねた。2008年9月にモデルバイアス検出ツールを各モデル開発者に配布し、モデル開発段階でのモデル出力のチェックに役立てた。降水量、気温に加え、日射量、長波放射、風速、水蒸気圧、気圧の合計7つの地上気象要素を対象としている。開発当初よりできるだけ汎用的なシステムとなるように心掛けていたが、実際、本システムはモデル出力のバージョンとともに変更された格子数や投影法の変化に簡単に対応できた。個々のグリッド毎ではなく、水系別あるいは都道府県別といった領域単位でモデル評価を行うこととした。バイアス検出では各気象要素の月平均値のみならず頻度分布を算出し、各階級別にモデルバイアスを算定する。バイアス補正では、領域別の月平均値をできるだけ観測値と一致させることに留意しつつ、各階級別に補正係数を調整するアルゴリズムを開発し、90パーセンタイル値や99パーセンタイル値などの極値の統計量の再現性を高めることに成功した。本研究で用いられている20km地域気候モデルに残るバイアスの特定のために、雲解像非静力学モデルCReSSに都市キャノピーの影響を考慮できる詳細な陸面過程モデルSiBUCを導入したCReSiBUCを改良して気候変動の影響を調べる事が可能な超高解像度（2km）のモデルを構築した。メソ客観解析データを側面境界条件として関東地方を対象に2003年から2008年の夏季に於ける長期計算を行い、熱帯夜（日最低気温25℃以上）及び真夏日（日最高気温30℃以上）の再現性を検証し、開発したモデルが将来の都市気候予測のための長期計算に耐える精度を有していることを確認した。

[キーワード] 20km地域気候モデル、バイアス検出・補正、頻度分布、都市キャノピーモデル

### 1. はじめに

近年の気候モデルの発展は目覚ましいものがあるが、それにも増して、気候予測情報の利用者側の求める解像度や精度も高まり、モデルが実現できる精度と利用者側の求める精度の間には依然ギャップが存在する。本研究では気象研究所（気象研）、防災科学研究所（防災科研）、筑波