Ensemble simulation for micro-meteorological wind condition using locally-mesh refined lattice Boltzmann method

局所格子ボルツマン法による微気象的風況のアンサンブル計算

長谷川 雄太   ; 小野寺 直幸   ; 井戸村 泰宏   

Hasegawa, Yuta; Onodera, Naoyuki; Idomura, Yasuhiro

都市域における汚染物質拡散予測を行うため、風況計算コードCityLBMの開発を行っている。CityLBMは局所細分化格子ボルツマン法を用いており、低高度において格子を細分化することで地表面付近の乱流を捉え、かつ、GPUを用いることで1m程度の解像度において実時間解析を達成している。本研究では、オクラホマシティにおける野外拡散実験JU2003を対象として、アンサンブル数100、および4096m4096m(水平方向)2560m(高さ方向)の計算領域に対して地表面付近の格子解像度を4mとした細分化格子を設定し、アンサンブル計算の検証を行った。アンサンブル計算と野外実験の結果を比較すると、風速は平均から1の範囲でよく一致し(ただしはアンサンブル計算の標準偏差)、かつ、トレーサ物質の濃度の平均値はFACTOR2の条件を満たした。

A wind simulation code "CityLBM" has been developed for the prediction of plume dispersion in urban areas. CityLBM utilizes a locally mesh-refined lattice Boltzmann method, where turbulent winds near the ground is captured by refining the mesh on low altitude region, and be able to perform real-time wind simulations with a meter-resolution using GPU-accelerated systems. In this study, we validated an ensemble simulation against the field experiment in Oklahoma City (JU2003) with the 100 ensemble members, computational region of 4096 m 4096 m (horizontal) 2560 m (vertical) and the mesh resolution of 4 m near the ground and buildings. In the comparison between the ensemble simulation and the field experiment, wind speed showed good agreements within the range of 1 (where is variance of ensemble simulation), and the average value of the tracer gas concentration satisfied the factor2 agreements.