V 都市空間におけるヒートアイランド軽減技術の評価手法に関する研究
研究期間：平成11年度～15年度
プロジェクトリーダー：水工研究グループ上席研究員（水理水文）
吉谷純一
研究担当グループ：水工研究グループ（水理水文）、基礎道路技術研究グループ（舗装）
1. 研究の必要性
人口の集中とエネルギー消費、緑被や水面の減少などにより、都市域の温暖化現象（ヒートアイランド現象）が進行していることが広く知られている。しばしば、道路舗装がその主原因と思われたり、水循環系再生計画における緑地・水面保全計画がその対策ともなると期待されたりすることがある。このため、社会基盤整備におけるヒートアイランド現象への影響を定量的に把握するとともに、その軽減策を提示することが求められている。
2. 研究の範囲と達成目標
本研究プロジェクト研究では、都市域の気象解析モデルを開発するとともに、都市域のヒートアイランド現象軽減策のうち、社会資本整備の立場からの貢献として、各種対策を講じた場合の必要費用を可能なものについて算出し、対策の効果を都市域の気温低減、地表面付近の気温などの居住環境改善、エネルギー使用量の削減量などで算定することにより、効果的なヒートアイランド軽減施策の推進に資する資料を提供することを研究の範囲とし、以下の達成目標を設定した。
(1)
都市域におけるヒートアイランド現象のシミュレーション手法の確立
(2) 対策技術および対策シナリオの提案
(2)-1
温度低減性能に優れた舗装材料の提案
(2)-2
各種対策シナリオの開発
(3)
対策シナリオの費用と気温低減・使用エネルギー削減効果の評価手法の提案
(3)-1
社会基盤整備に伴うヒートアイランド軽減対策の効果の解明
(3)-2
緑被や水域など気候緩和効果の予測と評価手法の提案
(3)-3
排熱対策の効果の予測と評価手法の提案
3. 個別課題の構成
本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
(1) メソスケールモデルを用いた各種対策による気温低減効果の予測に関する研究（平成11～14年度）
(2) 都市環境に配慮した舗装構造に関する研究（平成12～15年度）
(3) ヒートアイランド現象軽減手法の費用対効果に関する研究（平成13～15年度）
なお、平成13年度はこれらすべての課題を実施している。
4. 研究の成果
本重点プロジェクト研究の個別課題の成果は、以下の個別論文に示すとおりである。なお、「2.
研究の範囲と達成目標」に示した達成目標に関して、これまでに実施してきた研究と今後の課題について要約すると以下のとおりである。
(1)
都市域におけるヒートアイランド現象のシミュレーション手法の確立
「メソスケールモデルを用いた各種対策による気温低減効果の予測に関する研究」は、旧土木研究所の研究を引き継いで実施している研究であり、ヒートアイランド現象に対する各種対策の気温低減効果を評価、予測できるメソスケールモデルの基本的なモデルはすでに平成12年度に開発している。今年度は、人工排熱量変化シナリオの効果をシミュレーションできるように、モデルの改良を行った。ただし、改良したモデルは人工排熱の削減、気温の低下、排熱量のさらなる減少というフィードバックを表現できるモデルにはなっておらず、そのような改良は、次年度以降に行う予定である。
(2) 対策技術および対策シナリオの提案
「メソスケールモデルを用いた各種対策による気温低減効果の予測に関する研究」においては、東京区部における現実的な人工排熱量変化シナリオを作成した。すなわち、首都圏における民生家庭部門、民生業務部門、運輸部門の排熱量の時空間分布の特徴を明らかにして、各部門の人工排熱量変化シナリオに基づく2010年時点における人工排熱量の時空間分布を算出した。これより、積極的な削減策がとられない場合には、現状よりも40
%程度人工排熱量が増加する結果となった。しかし、建築物の断熱性能の向上や高効率機器、低公害車の普及、省エネ行動の実践などを行えば、将来の人工排熱量を現状レベルに止めることが可能であることを示した。
また、「都市環境に配慮した舗装構造に関する研究」においては、車道に適用できる保水性舗装、透水性舗装の開発を目標として、保水性セメントを利用した保水性舗装、遮水層を設けた透水性舗装の2種について、試験施工によって温度低減効果の機能評価と耐久性評価を行った。温度低減効果については、透水性舗装は、密粒度アスファルトと比較して温度差が小さく、その効果がほとんどないことが分かった。しかし、透水性舗装に白色のトップコートを施工することにより多少の温度低減効果が得られた。これは、トップコートによりアルベード（太陽光の反射率）が変わったためと思われ、今後、さらに検討する予定である。一方、保水性舗装は、密粒度アスファルトと比較して温度低減効果が大きく、特に降雨翌日では、表面温度を10～15℃程度低減できることが分かった。
なお、荷重車を用いた促進載荷による耐久性試験によれば、両舗装は路面性状に差がなく、良好な表面性状を保持していることが判明した。また、FWDによるたわみ量から判断して舗装構造としての耐久性には問題はないものと思われる。ただし、保水性舗装においては保水剤の流出が見られ、長期的な温度低減効果への影響が懸念されるため、今後の検討が必要である。
(3)
対策シナリオの費用と気温低減・使用エネルギー削減効果の評価手法の提案
「ヒートアイランド現象軽減手法の費用対効果に関する研究」において、東京23区内における屋上緑化の普及、河川の水面再生、保水性舗装導入対策に関するシナリオについて、メソスケールモデルを用いて首都圏における夏期のヒートアイランド現象のシミュレーションを行い、対策実施による気温低減効果の予測を行った。この結果、屋上緑化の普及、河川の水面再生、保水性舗装導入のいずれの対策も、最大限の対策シナリオの実施によっても得られる気温低減は都心部で1℃未満であった。ただし、屋上緑化については、夜間にも一定規模の気温低減効果が期待できること、現行の東京都による15年後の緑化目標値では、都心部の気温低下量が0.15℃程度とわずかであることなどが分かった。また、保水性舗装の気温低減効果は舗装の保水・蒸発性能に大きく依存することが分かった。
なお、対策工の費用算出および使用エネルギー削減効果については、次年度以降に検討する予定である。
5.1 メソスケールモデルを用いた各種対策による気温低減効果の予測に関する研究
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平11～平14
担当チーム：水工研究グループ（水理水文）
研究担当者：吉谷純一、木内豪
【要旨】
都市域のヒートアイランド現象を緩和するため、各種対策が提案されているが、実際の都市に活用するには、社会基盤などの実態に即した対策シナリオを提示し、これらの気温低減効果を予測する必要がある。本研究では、東京都区部を対象としたヒートアイランド現象軽減対策シナリオを提案し、これら対策シナリオの地域スケールでの気温低減効果予測のためのメソスケールモデルの開発を行う。平成13年度は、人工排熱量の削減効果を明らかにするため、首都圏における民生家庭部門、民生業務部門、運輸部門の排熱量時空間分布の特徴を明らかにするとともに、2010年時点における各部門の人工排熱量変化シナリオを作成し、削減対策の有無による時空間分布を算出し、積極的な削減策がとられない場合には現状よりも40%程度排熱量が増加すること、建築物の断熱性能の向上や高効率機器・低公害車の普及、省エネ行動の実践などにより、将来の人工排熱量を現状レベルに止めることが可能であることを示した。
キーワード：メソスケールモデル、ヒートアイランド、人工排熱、時空間分布、将来推計
5.2 ヒートアイランド現象軽減手法の費用対効果に関する研究
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平13～平15
担当チーム：水工研究グループ（水理水文）
研究担当者：吉谷純一、木内豪
【要旨】
都市の高温化や地球温暖化の抑制を図るためには、各種対策の効果と費用を明らかにし、効果的な対策を提示する必要がある。このため、本研究では屋上緑化、水面の再生、舗装の改善、自動車排熱の抑制などのヒートアイランド軽減対策を実施した場合の省エネルギー効果、大気への負荷削減効果、生活環境の向上効果、対策費用といった社会経済的影響の定量化を行う。平成13年度は、メソスケールモデルを首都圏に適用して、各種対策の気温低減効果を定量化した。その結果、屋上緑化の普及、河川の水面再生、保水性舗装導入のいずれの対策も、最大限の対策シナリオ実施によって得られる効果は都心部で1℃未満であることが明らかとなった。また、これらの対策を合わせて実施した場合の効果は各対策の線形和で表された。今後は、組み合わせによる効果の程度と効果の影響範囲、費用対効果についての検討を行う必要がある。
キーワード：メソスケールモデル、ヒートアイランド、人工排熱、時空間分布、将来推計
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平13～平15
担当チーム：舗装チーム
研究担当者：吉田武、新田弘之、城戸浩
【要旨】
都市部では、ヒートアイランド現象や都市型水害などが見られ、これらへの対策が各方面で進められている。舗装ではこれらへの対策技術として保水性舗装、透水性舗装が注目されているが、それらの効果の検証、車道としての耐久性の確認などが課題である。そこで本研究は車道に適用できる保水性舗装、透水性舗装の開発を目標として、機能評価、耐久性評価などを行っている。
平成13年度は、保水性セメントを利用した保水性舗装、遮水層を設けた透水性舗装の試験施工を行い、各種調査を行った。その結果、保水性舗装の温度低減効果について確認した。また、保水性舗装、透水性舗装とも良好な表面性状を保持しており、現在までに遮水層による差は見られていない。
キーワード：車道透水性舗装、重交通道路、路床、遮水層、FWD
