異なる地表面の境界付近の気圧分布
森林樹高25メートル=参照高度(h)
草原→森林へ吹く風:森林手前100メートル地点の気圧が参照値
→森林内15メートル地点で最大となる。
森林→草原へ吹く風:森林内100メートル地点の気圧が参照値
→変化は弱い。森林外15メートルで一応最大。森林外100メートルでは小さい
地表面を構成する草地、農地、丘、樹木列、都市、森林のような要素はそれぞれの特性に従って、
大気接地境界層に影響を及ぼしている。
したがって、ある地形上を流れる空気の特性は、水平均一な地形でなければ、常に変化している。
地表面の急激な変化点、あるいは、フラックスや状態量の急激な変化地点において、
流れの場は、新しい地表面に徐々に適合するように変化する。
その結果、内部境界層(IBL, Internal Boundary Layer)とか、
平衡層(EL, Equilibrium Layer)を形成し、
風・気温・湿度プロファイルや乱流特性を変化させる(Garratt, 1990)。
本論文では、地表の粗度のみに着目する。
流れの場における表面粗度の変化の効果は、モデル研究と野外および風洞実験の両面から行われてきた。
必要フェッチ長を導くためのIBLの成長とELの発達について重点がおかれている(Garratt, 1990)。
作物キャノピーの微気候を変えるために農学で風除けの効果と設計に重点がおかれる場合もある(McAneney&Judd, 1991)
現在の必要フェッチ長のルールは限られた数の野外実験および風洞実験に基づいている。
実験には、Bardley(1968), Antonia&Luxton(1971, 1972), Munro&Oke(1975), Antonia&Wood(1975), Mulhearn(1976, 1978), Gash(1986), Kruijit et al(1995), Irvine et al(1997)などがある。
最初、ELの高さは変わり目からの水平距離の1〜2%といわれたが、
粗度の変わり目の風下側により急激にELは発達することが示されている。
現在の判断基準としては、パッチ状地形の森林移行帯では完全な平衡を満たすことは困難であるとされている。(Irvine et al, 1997)
長年の間に、粗度の変化を通過した流れ場のモデルが作られ、徐々に複雑になっている。
最初、Elliott(1958)が粗度移行帯の単純な解析的表現をし、その後、
Peterson(1969), Shir(1972), Beljaars et al(1987)が数値的に解いた。
さらに、Rao et al(1974), Li et al(1990), Klaassen(1992)が高次のクロージャーモデルに発展させた。
表面状態の変化と直接的に気圧場もかなり変化する。
表面状態が変わるあたりで、気圧場が乱流交換メカニズムに重要な役割を果たしていると考えられる。
Jacobs(1984)は固体列状障壁周辺の気圧を研究し、Wilson(1997)は穴の空いた風除け周辺の気圧を研究した
粗度変化によって生じるプロセス、平均流れ場とその乱流特性の完全な理解は、
移行帯付近での微気象観測、農業目的の最適な暴風壁の空気力学、
リージョナルスケールでの複雑領域のモデル化において、空間代表フラックスを導くためにも重要である。
この枠組みの中で、本研究は、草地−森林間において気圧場の振る舞いを扱い、
継ぎ目からの距離に伴う圧力場の発達を取り扱う。この点は数値的研究ではしばしば無視される。
オランダ、
SLIMM, Surface Layer Integration Measurements and Modelling (Vugts et al., 1994)、
樹高40センチの草むら、樹高25メートルのカラマツ林。
動圧に影響されないように、いろいろと工夫し、静圧を5地点で測る。風速、風向も測る。SATも使ってる
30秒間隔でサンプリングし、30分平均値をロギングする
森林の端から1km離れた地点でU*を計測→ρU*^2で気圧差を正規化する。
通常は、森林内15メートル地点が大きい。森林端と平行に風が吹くと、気圧差はほとんどなくなる。
・・・うーむ、議論がないやんけ!