国立先进产业技术综合研究所 [会长:石村和彦](以下简称“AIST”)环境创造研究部 [研究主任:绪方厚] 环境动态评估研究组高根雄也研究组附件,中岛虹二 AIST 特别研究员是明成大学 [院长:落合一泰] 龟川幸宏教授,Docomo Insight Marketing, Inc [代表董事兼社长迈克隆彦]与副总经理古田泰子和集团负责人高松大树共同应对新型冠状病毒的传播]限制外出(以下简称“限制外出”)使大阪市办公区(图1,管制范围内)的温度和电力消耗分别降低了013℃和40%(建筑面积1m2每单位12W)估计有抑制作用。另一方面,在人口略有增加的住宅区(图1右粉红色),用电量下降了18%(建筑面积1m2每天14W),温度与出门前没有变化。
此次因避免外出而导致办公区域温度和功耗下降的估算是在 2019 年 6 月进行的G20 大阪峰会8818_8918热岛这表明缓解措施是可能的。新开发的“城市气候模型+人口数据”方法可用于预测“新常态”下的城市气温和电力消耗,预计将有助于城市地区适应措施的评估和建议,为未来预计将变得更加明显的气候变化做好准备。该结果详情将于2020年11月4日(英国时间)发表在Elsevier科学期刊上城市气候

图1 因限制外出而导致的大阪市气温(左)和用电量(右)的变化
虚线表示G20大阪峰会导致的交通和工作限制区域。
近年来,随着《巴黎协定》在国内执行气候变化适应法律,人们对适应气候变化的兴趣不断增加。在受气候变化影响较大的人口集中城市,未来采取有效的气候变化应对措施非常重要。 2020年,新型冠状病毒的传播导致世界各国封城、封城,日本民众也被要求不要外出。人类活动的这种剧烈变化对城市气候和能源消耗产生影响,但实际情况却很难定量把握。定量地理解这一点将有助于解决“白天不外出以避免未来热浪作为城市气候变化适应措施的效果如何?”的问题,在全球变暖和城市热岛双重变暖的城市中,由于人口集中,中暑等健康问题将变得更加严重。
AIST和明成大学20多年来一直致力于开发计算城市气候的数值模型,目的是计算城市地区的人类活动与城市天气和气候之间的关系,并定量估计其影响。开发的数值模型是世界首创城市气候模型这次,这个城市气候模型将用于气象区域气候模型集成并开发了最新版本,通过与实际测量的功耗对比,有了显着的改进。
这项研究得到了日本环境恢复和保护机构环境促进基金 (JPMEERF20191009) 的支持,“利用建筑能源模型和监测开发碳排放和人工废热的高精度估算方法”(2019 年 4 月至 2022 年 3 月)。
虽然办公区的人口因人们避免外出而大幅减少,但住宅区的人口却略有增加。采用新开发的“城市气候模型+人口数据”方法估算了这些人类活动变化对气温和电力消耗变化的影响。目标区域是亚洲最大城市之一的大阪,2019年将在这里举办G20峰会,2025年将举办世博会。计算涵盖的时期为2019年6月11日至30日,包括G20期间。为了与 G20 相关的交通和工作限制的影响进行比较,我们假设人们在此期间不外出。
Docomo Insight Marketing 准确了解人类活动的变化移动空间统计信息使用(500 m 筛网,每小时)。根据该数据,人们避免外出期间办公区白天的人口比感染蔓延前减少了约70%(图2左)。这一人口下降量大约是 G20 相关交通和工作限制导致的人口下降量的七倍。自我约束时期和G20时期的人口变化量反映在城市气候模型中与人类活动相关的参数(空调使用时间表、人体排热量等)中(图2)。
如图3所示,由于大阪市商务区限制外出导致人口减少,耗电量增加至最大建筑面积1m2减少 120 W(比外出前减少 40%)。这一削减量约为G20削减量的10倍,与2011年夏季东日本大地震后的节电措施的效果相当。此外,随着用电量的下降,人工余热土地面积为1m2763 W (42 %)此次降温幅度大约是 G20 造成的降温幅度的三倍。而且,这个013摄氏度的气温下降与之前研究根据日本各城市观测气温值统计估算出的气温下降程度一致。这些估算结果表明,通过改变城市中心的人类活动(通过远程办公等的普及)和推广“新的工作和日常生活方式”,可以节省能源并缓解城市热岛效应。另一方面,由于限制外出,人口略有增加的居民区用电量为100万2增加 14 W (18%),但对温度的影响估计很小。
这项研究的意义重大,因为它使我们能够估算通常不会公开或测量的城市街区规模(几百米到几公里)的功耗和温度,并且使我们能够评估人类活动变化对功耗和温度的影响。此次开发的“城市气候模型+人口数据”方法,可以应用于大阪以外的城市,也可以应用于预测未来城市气候和电力消耗,评估城市规划和城市地区气候变化适应措施。

图 2 该方法使用移动空间统计(左)和城市气候模型(右)
通过将移动空间统计数据以“空调运行率”、“设备功耗”和“房间内人员”的形式输入城市气候模型,根据人口变化计算功耗、人工排热和温度。

图3 由于自我约束和G20导致的功耗变化(左)、人工排气热量变化(中)和温度变化(右)的时间变化
今后,我们将把这次开发的方法应用到日本和海外的其他城市(特别是首都圈),从而系统化人类活动与城市气候之间的关系,在更大范围内估计避免外出的影响。我们还将调查避免外出对人们中暑指数的影响,这将导致提出超越城市气温和电力消耗的综合气候变化适应措施的建议。