玉井 昌宏

筆者らは大阪平野北部地域に北摂山地より夜間に流入する冷気流が存在すること，この気流がこの地域の気温を2℃程度低下させる効果を有することなどを明らかにしてきた．本論では，WRFを用いた数値シミュレーションにより，この冷気流の構造と形成要因を検討した．各種地上観測データや筆者らの実施したパイロットバルーンによる上空風の観測結果との比較により，計算結果の妥当性を検証した．筆者らが研究対象としてきた冷気流が，猪名川流域の多田盆地に流入，集積した冷気の大阪平野への吹き出しにより形成されていることが明らかになった．加えて，大阪平野北部地域には，この気流以外にも淀川右支流の安威川と芥川の氾濫原を流下する冷気流が存在することもわかった．

前報¹⁾で行った鹿児島県の海浜底質調査に新たに調査地点を増やし，底質の色彩分析にエントロピーの概念を用いた新しい方法で，海浜周辺の地質や底質特性との関連を検討した．色彩はL*a*b*からの明度，色相，彩度，色度でグループ化を行い，明度が最も適切な指標となった．グループ化に当たり明度の分布形状の3次モーメントの歪度を基準として7グループに分けた．鹿児島県はシラス台地に代表される地質であるが，花崗岩に含まれる石英や長石等の白色系の鉱物，苦鉄質火山岩に含まれる輝石や磁鉄鉱等の有色鉱物の含有量に応じて海岸はグループ化され色彩と地質と関連づけられた．また，特定の鉱物に着目することで底質の移動を説明する可能が示唆された．

鹿児島県本土側の32海岸の砂の色彩を定量的に把握するとともに，それと海岸周辺地域の地質状況との関係を検討した．対象地域の過半を占めるシラス台地の影響の大きい海岸の砂の特徴は，中程度の暗さのこげ茶色を多く持つことであった．完新世の火山活動による火砕流堆積物あるいは苦鉄質火山岩が分布する地域の海岸砂は概ね黒色であった．大隅半島東岸に位置する海岸は花崗閃緑岩により，出水山地より北方の海岸は同山地に分布する四万十層群の付加コンプレックスにより，暗いこげ茶色を持っていた．このように，海岸周辺の地質が砂の色彩に強く影響していることが確認された．

筆者らは，火山ガスの簡易なリスク評価法を開発することを目指して，九州の阿蘇山から放出された二酸化硫黄SO₂の熊本平野における濃度変動の要因について検討している．本論では，阿蘇山の火山活動が活発化した2013年11月以降のデータを用いて，SO₂の1時間値が環境基準値の半分50ppbを越えた事象を対象として，熊本平野内のSO₂濃度と地衡風や地上風ベクトル分布といった気象データとの関連性について検討した．その結果，風速5～20m/s程度の東寄り地衡風が吹く晴天日に，あるいは東寄りの地衡風がより強く，日射の影響がない状況で，この基準を超える高濃度事象が発生することが明らかとなった．熊本平野北部地域については，このような条件下では地衡風の補償流として地上付近に北西風が発生することから，高濃度にはならないことがわかった．

火山ガスの簡易なリスク評価法を開発することを目標として，ここでは九州の阿蘇山から放出される二酸化硫黄SO₂を対象として，外輪山西側の熊本平野における濃度変動特性と気象状況との関係を検討した．１日程度の時間スケールの変動成分が支配的であることから，24時間分の濃度時系列にクラスター分析を適用し，高濃度となった日を抽出し，各種気象観測データを分析した．その結果，東寄りの強い地衡風で地上風も昼間東寄りの強風となる東風連吹パターン，東寄りの比較的強い地衡風の下で，昼間の地上風が阿蘇山周辺では東寄り，熊本平野では西寄りになる地衡風補償流パターン，地衡風が弱く，広域海風が出現していると推測される海陸風パターンなど，SO₂の高濃度状況を発現させるいくつかの典型的な気象パターンを明らかにした．

新潟県内の諸海岸の砂の色彩の特徴を定量的に明らかにするとともに，それと海岸近傍に河口を有する河川の砂の色彩，その河川の流域や海岸周辺地域の地質特性との関係について検討した．同県内の地質構造は構造線や大地溝帯，火山岩類等の影響により極めて多様である．荒川以東の地域の海岸が，朝日帯の珪長質深成岩により県内で最も明るい色彩を持つこと，大地溝帯地域では米山の火山岩類や新潟油田地域の堆積層によって暗い色を持つこと，非アルカリ苦鉄質火山岩類が多い地域の海岸砂は茶色系統の暗色を持つこと等，地質特性が海岸砂の色彩に強く影響することが確認できた．

観光資源としての鳴き砂海岸を保全する上で，5種類の観点からその特性を検討した．鳴き砂海岸の地質は大きく3タイプに区分され，動的平衡地形が多く，ポケットビーチの形状としての特徴が顕著である．色彩としては茶系が多いものの顕著な違いはない．化学元素は7種類が主な元素であり，一般的な海岸と同じであるがSiの割合は高い．また，貝殻片を多量に含みCaが卓越する鳴き砂海岸も存在する．鳴き砂の風化と成熟度の値は地域ごとの差異はあるが，両者の変化率はほぼ同程度であり，場所によらない特性がある．音声と底質特性から個々の粒子特性である粒径が第1ピークに影響を及ぼし，淘汰性が第2ピークに影響をする．

山風の流入が山麓域の夜間気温を低下させることは明白である．しかしながら，夜間ヒートアイランド対策として山風を利用できるかどうか判断するためには，この気流の流動構造や発生メカニズムを明確にする必要がある．大阪平野は周囲を山地に囲まれた小さな平野であり，周辺山地から流入する山風は，夜間ヒートアイランドの有効な対策として期待される．筆者らは平野東部地域に夜間流入している冷たい気流が，この地域の気温を有意に低下させていることを明らかにしている．一方，その冷気流の構造や発生メカニズムについては，全く明らかになっていない．ここでは，パイロットバルーン観測により，この気流の風向風速分布を把握するとともに，各種気象観測データを分析して，この気流の流動構造や発生源について検討した．その結果，この冷気流が生駒山地や和泉山地において発生する山風であると推定された．また，その層厚が100～150m程度であること等を明らかにした．

海岸保全を行う上で流域の土砂管理は極めて重要であり，その為に流域の地質，河川や沿岸域での底質の化学元素に着目した．鳥取沿岸域の河川と海岸の底質を分析し，14種類の化学元素を得た．Siが全体の6割程度，Al，Ca，Fe，Na，Mgが1割程度であった．CIAで定義される底質の風化は西から東に向かって進んでいる．経験的固有関数を適用した所，Si，Al，Ca，Feが有意な元素であり，石英や長石の鉱物との対応が明確であった．化学元素や底質特性とから評価される海岸の成熟度は千代川流域と天神川流域では明確な差が見られた．Siの変動モードが増大すると底質の移動は堆積型となり，Siの変動モードが減少すると侵食型となった．

WBGTは最も一般的に用いられている熱中症の危険度指標であり，運動時や日常生活の指針としても活用されている．ところが，この指標値の低下する夜間においても熱中症罹患者は発生することが知られており，WBGTだけで危険性を予測することは難しい．何らかの別の指標の開発し，さらに，それに基づく指針の策定が必要であると考える．本論では，地上風向の日変動パターンがWBGTに代わる指標として利用可能であるかどうかについて，大阪市消防局の熱中症患者の救急搬送データを用いて検討する．このパターンによってWBGT値の変動傾向に差異が生じることを示したうえで，暑熱環境の履歴を考慮できる新しい指標を提案する．この指標の月別パターン別の平均値が夜間熱中症罹患率と強い相関関係にあること，加えて，一日中西風が連吹するパターンWが夜間熱中症に対して最も危険な気象状況であることを示す．これらから，地上風向の日変動パターンが一つの夜間の熱中症危険度指標となり得ることを示す．

琵琶湖湖岸の水泳場の底質砂について，その色彩の特徴と起源を明らかにするために，水泳場と周辺河川の河口の底質砂を採集した．琵琶湖に流入する河川をグループ化して，その流域の地質特性を把握したうえで，それと底質砂の色彩との関係を検討した．加えて，湖西地域の水泳場に対して簡易な最適化分析を適用して，底質砂の供給源となると予想される河川との関係について検討した．その結果，水泳場の砂の色彩は，背後流域の地質状況によって概ね説明できることがわかった，また，湖西地域の各水泳場に対する周辺河川の影響度を定量的に示すことができた．

大阪平野の北方に位置する北摂山地と六甲山地において形成され, 平野北部地域に流入する大阪平野北部冷気流の流動構造を明らかにするために, 現地実測および気象観測データの分析を行った, パイロットハルーン観測により, この冷気流が傾斜面を下降する重力密度流に類似した流動構造を持つことを明らかにした. 地上風速と温度の乱流計測により, 冷気流が地表付近の成層化を強化して, 鉛直風速の乱れ強度を低下させるものの, 温度乱流輸送は低下させないことがわかった. この冷気流は, 六甲山地, 北摂山地, 千里丘陵に囲まれた地域の気温を低下させるが, 大阪湾や大阪平野中心部にまでは到達していないと考えられる.

気象シナリオ日は, リスク評価期間内に生じる様々な気象状況を1日単位の少数のシナリオに集約したものである. 本論では, 気象シナリオ日の気象観測データとトラジェクトリーパフモテルを用いて, 瞬間的に排出される大気汚染物質の長期平均濃度を簡易に求める方法を提案する. 東京電力福島第一原子力発電所の位置から汚染物質が瞬間的に排出されたと仮定して, 気象シナリオ日を用いて広範囲の季節別の長期平均濃度を計算した. 各季節3か月間の連続濃度計算を実施して算出した長期平均濃度と比較することにより, 本手法の有効性を検証した. 加えて, 福島県等が実施した空間線量モニタリング結果と比較することにより, 本手法の利用法について検討した.

淡路島の諸海岸の砂の起源を特定するために，島内の18の海浜砂とそれに関係すると予想される河川の河川砂を採集した．筆者が前報で提案した砂の色による分析方法を適用するとともに，砂粒子の形状特性を分析した．加えて，各河川の流域地質特性を把握することによって，砂の色の成立要因について考察した．河川砂の色は，地質条件によって大きく異なり，火成岩地質を擁する北部地域においては黒系統で淡い色を，大阪層群優勢の流域では淡い茶色系統の色を，南部の和泉層群を擁する地域においては暗い色を有することがわかった．海浜砂の色は，河川砂ほど明確な色の差異はなく，これは風化，養浜，海浜間の砂の移動等が影響していると考えられる．

大阪平野東側と南側に位置する生駒山地と金剛山地において形成され，平野東部地域に流入する大阪平野東部冷気流の発生条件と夜間気温に及ぼす影響について検討した．アメダス八尾の風向データの一日単位の変動時系列をパターン化したうえで，各日の風向変動パターンを目的変数とし，地衡風ベクトルと日積算全天日射量を説明変数とした非線形判別分析を行った．説明変数の分布から各パターンの発生条件を検討するとともに，アメダス大阪と八尾の夜間気温差を分析することにより，東部冷気流の夜間ヒートアイランド現象に及ぼす影響を明らかにした．その結果，地衡風ベクトルの東西方向成分と南北方向成分がともに5m/s程度で，相対的に日積算全天日射量が大きい条件下で冷気流は発生しやすいこと，この冷気流が大阪平野中心部と東部地域との気温差を増加させるものの，平野中心部のヒートアイランド現象の緩和には貢献しないことがわかった．

海浜砂の色彩は，景観や生態系など海浜の持つ様々な機能と関係しているにもかかわらず，これまで海岸工学分野において研究対象になってこなかった．本研究では，我が国の23の海浜において採取した砂の色を定量的に分析し，相対比較することにより，各々の海浜の色彩の個性を明らかにした．加えて，それらの砂の供給源になると想定される近隣河川の流域地質特性の面から色彩の成立条件について検討した．海浜の色彩は，明暗と茶色黒色系統で座標化することが可能で，前者は苦鉄質火山岩と珪長質岩石類との比率に，後者は珪長質の火山岩と深成岩との比率に関係することが明らかになった．例えば，鹿児島県内の海浜は総じて茶色系統の暗め色彩であるが，これらが苦鉄質火山岩類に影響されていることなど，各地域における地質構成と海浜色彩の関係がわかった．

沿岸域における日中のヒートアイランドと海風の相互関係については, 盛んに研究されている. 一方, 夜間の陸風あるいは冷気流のヒートアイランドに及ぼす影響, あるいは両者の力学的な相互関係については, ほとんど検討されていない. 本研究では, ドップラーソーダによる境界層下部の気流構造に関する観測結果, アメダスデータ等の種々の実測データを分析して, 大阪の夏季の夜間気温に及ぼす陸風や背景風の影響について検討した. 大阪の夜間気温が大阪湾の海面水温と背景風の気温に強く影響されていること, 海域からの風の流入が夜間気温の上昇に, 陸風あるいは冷気流の発生と流入が気温低下に貢献していることが明らかになった.

日本においては多くの大都市が海岸沿いに発達しており, 大都市に共通してみられるヒートアイランド現象と海陸風とは非常に密接な関係を持っていると考えられる.近年, 大都市周辺ではヒートアイランド現象の影響により, 海陸風の特徴が変化してきたことが指摘されている。本研究では, AMeDASの気温データの検証と, 3次元モデル (HOTMAC) を用いたシミュレーションを行い, 大阪平野における熱輸送ならびにヒートアイランド現象と海陸風との相互関係を検討した.