The Numerical analysis of the capping inversion effect in a convective boundary layer flow on the contaminant gas dispersion

大気不安定境界層流の逆転層が大気拡散に与える影響に関する数値解析

中山 浩成   ; 竹見 哲也*; 永井 晴康  

Nakayama, Hiromasa; Takemi, Tetsuya*; Nagai, Haruyasu

局所域高分解能大気拡散モデルは、建物・地形効果に加え、温度成層効果も考慮できるようになっており、代表的な大気安定度に対しては基本性能は実証されている。今回は、温度条件を様々に変えることで各種大気不安定境界層乱流を作り出し、風洞実験結果と比較検証を行った。さらにそれぞれのケースにおいて大気拡散計算も行い、摩擦速度に対する対流速度スケールの比を基にプルーム拡散の濃度分布パターンの類型化を行った。その結果、そのスケール比が0.34を上回る弱不安定時ではプルームの着地はかなり風下側で見られたが、それを下回るような強不安定時ではいち早く着地することなどが分かった。

The local-scale high-resolution atmospheric dispersion model can simulate turbulent flows considering the effects of not only local terrain variability and buildings but also atmospheric stability conditions, and has been validated for representative meteorological condition cases. In this study, first, we conducted numerical simulations of plume dispersion under various thermally-stratified boundary layer flows by changing the stability conditions and compared with the wind tunnel experimental data. Then, we categorized the patterns of vertical profiles of mean concentrations based on the ratio of the convective velocity scale to the friction velocity scale. It is found that a plume quickly begins to touch the ground for a strongly unstable case with the ratio value less than 0.34 while the plume touchdown is observed at the downstream positions located away from the point source for a weak condition case with the ratio value greater than 0.34.