都市気候学
大気と都市環境の科学的研究

都市気候学は、都市環境と大気の相互作用を科学的に研究する学問です。ヒートアイランド現象、風の流れの変化、エネルギーと水分の交換の変化といったプロセスを通じて、都市が地域および地方の気候にどのような変化をもたらすかを研究します。都市部は温室効果ガスの主要な排出源であり、気温上昇や異常気象の影響を特に受けやすいため、この分野は気候変動研究と密接に関連しています。

この分野は、19世紀初頭、ルーク・ハワードの研究に端を発し、都市と農村の気温の系統的な差を記録しました。20世紀には、気象観測、リモートセンシング、数値モデリングの進歩により、さらに発展しました。研究者たちはその後、都市大気の主要な構成要素として、地表と平均建物高の間の層である都市キャノピー層と、都市表面から熱、湿気、運動量の統合的な交換の影響を受ける都市境界層を特定しました。

現代の都市気候学は、基礎的なプロセスと応用的な課題の両方に取り組んでいます。土地利用、建物の形態、植生が地域の気象条件にどのような影響を与えるかを調査し、熱ストレスや大気汚染などの悪影響を軽減するための戦略を策定します。その応用分野には、換気通路の設計、グリーンインフラの活用、気候分析の都市計画への統合などがあります。この分野はますます学際的になり、大気科学と建築、公衆衛生、持続可能性研究が結びついており、都市を温暖化に適応させるための取り組みの中心となっています。

歴史

ルーク・ハワードは、1801年から1841年にかけて風向、気圧、最高気温、降雨量を毎日継続的に観測した著書『ロンドンの気候』によって都市気候学を確立したと考えられている。[1]

都市気候学は、工業化と都市化の結果を研究するための方法論として生まれました。都市の建設は物理的環境を変化させ、地表付近のエネルギー、湿度、運動様式を変化させます。これらの変化のほとんどは、大気汚染、人為的熱源、表面防水、表面材料の熱特性、地表の形態とその特定の三次元形状（建物の間隔、高さ、向き、植生の層構造、そしてこれらの要素の全体的な寸法と地理）といった要因に起因します。[2]その他の要因としては、地形、水域への近さ、都市の規模、人口密度、土地利用分布などが挙げられます。[3]

影響要因

都市の気候には、都市の規模、都市の形態、土地利用形態、地理的条件（地形、標高、地域気候など）など、いくつかの要因が影響します。[4]都市と農村の気候の違いには、空気の質、風のパターン、降雨パターンの変化などがありますが、最も研究されているものの一つは都市ヒートアイランド（UHI）効果です。[5]

気温と都市ヒートアイランド効果

都市環境、そしてやや風下の環境は、1世紀以上前にハワードによって記録されているように、一般的に周囲よりも温暖である。[6]都市部は、周囲のより田園地帯と比較すると、より広いスケールにおいて島状または点状である。気温の空間分布は時間的変化と連動しており、どちらも人為的要因と因果関係がある。

都市環境には、都市の外側に広がり上空まで広がる惑星境界層(PBL) の他に、2 つの大気層がある。(1) 都市境界層は、都市とその上にある空気との間で空間的に統合された熱と水分の交換によって生じる。(2) 都市の表面は、都市キャノピー層のレベルに該当する。この平面を横切るフラックスは、屋根、渓谷の頂上、樹木、芝生、道路などの個々のユニットからのフラックスが、より大きな土地利用区分 (たとえば郊外) にわたって統合されたもので構成される。都市ヒートアイランド現象は、都市の気候学的研究の主要な焦点となっており、一般に都市環境が地域の気象条件に与える影響について研究されている。これらは、マイクロネットやメソネット、さらには地球観測衛星によって測定されることもある。[7]

汚染

この分野には、大気質、放射フラックス、微気候といったテーマに加え、風工学など、伝統的に建築設計・工学と関連づけられてきた問題も含まれます。都市気候学を通して理解される汚染の原因と影響は、都市計画においてますます重要になっています。[8]

降水量

都市上空および都市周辺の風や対流パターンの変化は降水量に影響を与えます。その要因としては、都市ヒートアイランド現象、地表粗度の増加、エアロゾル濃度の増加などが考えられます。[9]

気候変動

都市気候学は地球温暖化に関する研究と密接に関連しています。社会経済活動の中心地である都市は、交通、開発、暖房や冷房に伴う廃棄物など、人間の活動の結果として、大量の温室効果ガス（GHG）、特に二酸化炭素を排出しています。 [10]

世界的に、都市は21世紀（そしてそれ以降も）成長し続けると予想されています[11]。都市が成長し発展するにつれて、都市が生息する風景は変化し、その上にある大気も変化し、温室効果ガスの排出量が増加し、地球温室効果に寄与します。

最後に、多くの都市は、気候変動（海面上昇、気温の変化、降水量、嵐の頻度）の予測される影響に対して脆弱です。ほとんどの都市は海岸沿いまたは海岸近くに発展し、ほぼすべての都市で独特のヒートアイランド現象と大気汚染が発生しています。人間の居住が集中している地域では、これらの影響が潜在的に最大かつ最も劇的な影響を及ぼす可能性があり（例：2003年のヨーロッパの熱波は特にフランスで致命的でした）、そのため都市気候学の主要な焦点となっています。[12]

空間計画と公衆衛生

都市気候学は、汚染[ 13] 、猛暑、雨水モデリング[14]、社会秩序への影響[15]に関する自治体計画や政策の意思決定に影響を与えます。

参照

参考文献

  1. ^ ミルズ、ジェラルド（2008年6月）「ルーク・ハワードとロンドンの気候」『天気』 63 (6): 153-157 . Bibcode :2008Wthr...63..153M. doi : 10.1002/wea.195 .
  2. ^ アーンフィールド、A. ジョン（2003年1月）「20年間の都市気候研究：乱流、エネルギーと水の交換、そして都市ヒートアイランドのレビュー」国際気候学ジャーナル23 ( 1): 1– 26. Bibcode :2003IJCli..23....1A. doi :10.1002/joc.859.
  3. ^ Oke, TR (1988). 「街路設計と都市キャノピー層の気候」.エネルギーと建物. 11 ( 1–3 ): 103–113 . Bibcode :1988EneBu..11..103O. doi :10.1016/0378-7788(88)90026-6.
  4. ^ Oke, TR (1969年1月). 「都市ヒートアイランドのより合理的な理解に向けて」(PDF) .気候学速報. 3 (5): 1– 20.
  5. ^ グリモンド、CSB。2006年：スー・グリモンド教授が都市気候学に関する質問に答える [1]
  6. ^ ミルズ、G. 2009: ルーク・ハワード、ティム・オークと都市気候の研究 IAUC ニュースレター
  7. ^ キャノピー層都市ヒートアイランド（CL-UHI）の測定、モデル化、モニタリングに関するガイダンス（PDF） WMO-No. 1292. 世界気象機関. 2023年. 2025年10月21日閲覧。; 「都市ヒートアイランド」. MIT気候ポータル. マサチューセッツ工科大学. 2022年. 2025年10月21日閲覧.
  8. ^ Romero, H; Ihl, M; Rivera, A; Zalazar, P; Azocar, P (1999). 「チリ、サンティアゴにおける急速な都市成長、土地利用変化、大気汚染」.大気環境. 33 ( 24– 25): 4039– 4047. Bibcode :1999AtmEn..33.4039R. doi :10.1016/S1352-2310(99)00145-4.
  9. ^ Han, J. et al. 2014: 都市の降水量への影響; Asia-Pacific Journal of the Atmospheric Sc​​iences, Volume 50, Issue 1, pp 17-30
  10. ^ ネットゼロの未来に向けた都市のエンパワーメント（報告書）国際エネルギー機関（IEA）2021年。 2025年10月21日閲覧。; 「暑さに打ち勝つ：都市のための持続可能な冷房ハンドブック（報告書）」国連環境計画。2021年11月3日。 2025年10月21日閲覧。
  11. ^ 国連（2014年）「世界の都市化の見通し 2014年改訂版：ハイライト」 [2]
  12. ^ アレクサンダー、マシューズ他
  13. ^ Hebbert, M.; Mackillop, F. (2013). 「都市気候学の都市計画への応用：戦後知識循環の失敗」.国際都市地域研究ジャーナル. 37 (5): 1542– 1558. doi :10.1111/1468-2427.12046. hdl : 10.1111/1468-2427.12046 .
  14. ^ Yen, Ben Chie (1995). 「都市雨水モデリングとシミュレーションのレビュー」アメリカ気象学会誌. 76 (4): 564– 565. JSTOR  26231899.
  15. ^ テロン・レミール（2023年10月）「不平等、都市ヒートアイランド、そして犯罪」（PDF）ロックフェラー政府研究所。 2025年7月30日閲覧。

さらに読む

  • Oke, TR; Mills, G.; Christen, A.; Voogt, JA (2017). Urban Climates . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521849500。
  • アーンフィールド、A. ジョン (2003). 「20年間の都市気候研究：乱流、エネルギーと水の交換、そして都市ヒートアイランドに関するレビュー」.国際気候学ジャーナル. 23 (1): 1– 26. doi :10.1002/joc.859.
  • グリモンド, CSB (2006). 「都市大気の測定と観測の進歩」. 『物理地理学の進歩』 . 30 (1): 108– 132. doi :10.1191/0309133306pp470ra.
  • Rosenzweig, C.; Solecki, W.; Romero-Lankao, P.; Mehrotra, S.; Dhakal, S.; Ibrahim, SA 編 (2018). 『気候変動と都市：都市気候変動研究ネットワーク第二次評価報告書 (ARC3.2)』 ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局. ISBN 9781316603338。
  • Stewart, ID; Oke, TR (2012). 「都市気温研究のための局所気候帯」アメリカ気象学会誌. 93 (12): 1879– 1900. doi :10.1175/BAMS-D-11-00019.1.
  • ミルズ、ジェラルド（2014年12月）「都市気候学：歴史、現状、そして展望」『都市気候』10 : 479–489 . Bibcode :2014UrbCl..10..479M. doi :10.1016/j.uclim.2014.06.004.
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