Loading article…
対数風プロファイルは、惑星境界層の最も低い部分内の水平平均 風速の垂直分布を記述するために一般的に使用される半経験的な関係です。この関係は文献でよく説明されています。[1]
風速の対数プロファイルは、通常、大気の最下部 100 m (つまり、大気境界層の表面層) に限定されます。大気の残りの部分は、惑星境界層の残りの部分 (約 1000 m まで) と対流圏または自由大気で構成されます。自由大気では、地衡風の関係を使用する必要があります。
意味
地上からの高さ（メートル） での平均風速（）を推定する式は次のとおりです。
![{\displaystyle u_{z}={\frac {u_{*}}{\kappa }}\left[\ln \left({\frac {zd}{z_{0}}}\right)+\psi (z,z_{0},L)\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b3d864989667b4fd512372d3522ad77831e1124f)
ここで、は摩擦速度（ms −1）、はフォン・カルマン定数（約0.41）、はゼロ面変位（メートル）、は表面粗さ（メートル）、 は安定性項で、 はモニン・オブホフ相似理論によるオブホフ長です。中立安定性条件下では、と は消え、式は次のように簡略化されます。
。
![{\displaystyle u_{z}={\frac {u_{*}}{\kappa }}\left[\ln \left({\frac {zd}{z_{0}}}\right)\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2647aa6dbdb0c50a1a49fbb952814c1c56d9865c)
ゼロ面変位（）は、樹木や建物などの流れの障害物によって平均風速がゼロになる地面からの高さ（メートル単位）です。この変位は、障害物の平均高さの2 / 3～3 / 4と近似できます。 [2] たとえば、高さ30mの森林の樹冠上の風を推定する場合、ゼロ面変位はd = 20mと推定できます。
粗さ長さ ( ) は、表面の粗さが風の流れに与える影響を考慮する補正尺度です。つまり、粗さ長さの値は地形によって異なります。正確な値は主観的であり、参考文献では値の範囲が示されているため、確定的な値を示すことは困難です。ほとんどの場合、参考文献では、特定の地形の説明に対して の値が表形式で示されています。たとえば、非常に平坦な地形 (雪、砂漠) の場合、粗さ長さは 0.001 ～ 0.005 m の範囲になります。[2] 同様に、開けた地形 (草原) の場合、一般的な範囲は 0.01 ～ 0.05 m です。[2] 耕作地、灌木/森林の場合、範囲はそれぞれ 0.1 ～ 0.25 m、0.5 ～ 1.0 m です。構造物への風荷重を推定する場合、地形は郊外または密集した都市として説明され、その範囲は通常、それぞれ 0.1 ～ 0.5 m、1 ～ 5 m です。[2]
ある高度（ ）における平均風速を別の高度（ ）における平均風速に基づいて推定するには、式を次のように変形する。[2]
、
高さにおける平均風速はどこでしょうか。
制限
対数風速プロファイルは、一般に、惑星境界層の最も低い 10～20 メートルでは、風速プロファイルのべき乗法則よりも平均風速のより信頼性の高い推定値であると考えられています。20 メートルから 100 メートルの間では、どちらの方法も中性大気条件で平均風速の妥当な予測値を生成します。100 メートルから大気境界層の上部近くまでは、べき乗法則の方が平均風速のより正確な予測値を生成します (中性大気条件を想定)。[3]
上で議論した中立的な大気安定性の仮定は、乱流混合が大気の不安定性を克服する高度10mでの1時間平均風速が10m/sを超える場合に合理的である。[3]
アプリケーション
ログ風プロファイルは多くの大気汚染拡散モデルで生成され、使用されています。[4]