報告書番号

N13001

タイトル（和文）

電中研気象予測・解析システムNuWFASの超高解像度化 による暴風シミュレーション（その1）―実気象場を対象とした再現性評価―

タイトル（英文）

Windstorm simulation by using CRIEPI weather forecasting and analysis system, NuWFAS, with very high resolution grids (part1) -Study on the performance in a real test case-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

超高解像度格子とlarge-eddy simulation技術を与えた電中研気象予測・解析システムNuWFASによる強風乱流シミュレーションの性能評価を，風洞実験および実気象場数値気象計算を通じて実施した．風洞実験においては，大規模擾乱を付加することで大気接地層の乱流特性を模擬した対数域を対象に，測定領域サイズと解像度とを確保しうるダブルカメラPIVを駆使して空間構造を精査した．PIVにより得られた速度ベクトルから，大気接地層の流れ場が，組織構造からなるグリッドスケール成分と渦構造からなるサブグリッドスケール成分への分離がlesフィルターにより実現可能であることを示した．気象再現計算では，NuWFASによる乱流特性量の再現性を確認した．ここでは，風速の時間平均値，変動風速の出現頻度分布・パワースペクトルについて，それぞれ，メソスケールシミュレーション，風洞実験および観測値との整合を得た．

概要 （英文）

The performance of turbulence simulation for windstorms by using a numerical weather prediction model with a high-resolution grid and a large-eddy simulation technique was investigated through a wind-tunnel experiment and a real test case of numerical weather prediction. In the wind-tunnel experiment, spatial structures in a logarithmic layer under the influence of overlying large-scale freestream disturbance, corresponding to the neutral-atmospheric surface layer were scrutinized by a double camera PIV measurement, which ensure both the domain size and the resolutions for capturing the large-scale coherence and fine-scale vortices simultaneously. The velocity vectors with the PIV measurement clearly showed that the turbulence fields in the neutral atmospheric surface layer are deviated into two scale fluid motions, one is the grid scale field due to the coherence structures and another is the sub-grid scale field due to the vortex structures, by the application of a top-hat spatial filter. In a real test case of a numerical weather prediction, the performance of the CRIEPI weather forecasting and analysis system, which is called as NuWFAS, was evaluated with high resolution grids and with a large-eddy simulation technique for simulating turbulence characteristics in the near neutral atmospheric surface layer. Predicted time-averaged wind speed, probability distribution functions and power spectra of turbulence components of wind speed agree well with the observations.

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