共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 気象の時間変動と道路構造別冬期路面状態の予測に関する研究
新規・継続の別 継続（平成19年度から）
研究代表者／所属 （独）土木研究所寒地土木研究所
研究代表者／職名 上席研究員
研究代表者／氏名 葛西聡

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 高橋尚人 （独）土木研究所寒地土木研究所 総括主任研究員

2

 徳永ロベルト （独）土木研究所寒地土木研究所 主任研究員

3

 切石亮 （独）土木研究所寒地土木研究所 研究員

4

 兒玉裕二 北大低温研

研究目的 冬期道路における路面状態は、道路構造等（鋼床版橋梁、コンクリート橋梁、盛土・切土部、トンネル坑口等）や沿道環境による日向・日陰等によって変化することがある。特に、初冬期や晩冬期において夜間に放射冷却が発生した日等は、橋梁上の路面のみが凍結する場合がある。これまで、熱収支法等を用いた道路構造別路面温度推定モデルを構築し、当該モデルの精度を検証してきた。その結果、一定の再現性を確認することができた。しかしながら、特定の時間帯や区間においては、モデルの改良が必要であった。本研究では、引き続き熱収支法等による冬期路面温度推定モデルの精度向上及び冬期路面状態推定モデルの構築に向け調査・検討を実施する。
図1　下向き長波放射量、全層雲量及び下層雲量の観測結果　図2　下向き長波放射量の観測値と大気放射量の推定値の比較結果　
研究内容・成果 研究内容・成果：
過年度に構築した冬期路面温度推定モデルでは、大気放射量の推定に近藤の式を用いているが、雲量が少ない天候時に大気放射量を過少に推定するため、左記天候時における路面温度推定精度の低下に影響を及ぼしていることが課題とされた。
本研究では、路面温度推定精度の向上に繋がる大気放射量の推定精度を高めることを目的とし、苫小牧寒地試験道路において下向き長波放射量の観測を行い、大気放射量推定式の比較検討を行った。
大気放射量の推定には、晴天時の場合は従来の近藤の式、山本・ブラントの式及びPrataの式を用いた。また、晴天時の三式にBolzの式、Sellersの式及び近藤の式を組み合わせて曇天時の大気放射量を推定することとした。
大気放射量の推定精度の検証を行うため、2012年1月16日〜1月31日の16日間において苫小牧寒地試験道路で下向き長波放射量の観測を行い、収集した下向き長波放射量の観測値と複数の大気放射量推定式から求めた推定値との比較を行った。
雲量については、近傍（新千歳空港）の観測値を用いた。図1に、下向き長波放射量、全層雲量及び下層雲量の観測結果を示す。図2に、下向き長波放射量の観測値と複数の大気放射量推定式から求めた大気放射量の推定値の比較結果を示す。
結果は、従来の晴天時の大気放射量の推定に用いた近藤の式と曇天時の大気放射量の推定に用いた近藤の式を組合せた場合、平均二乗誤差（RMSE）は34.8W/m2となった。一方、晴天時の大気放射量推定にPrataの式及び曇天時の大気放射量推定に近藤の式を用いた場合、RMSEは24.2W/m2となり、新たに用いた推定手法は従来の手法より精度が向上することが分かった。
下向き長波放射量の観測値と、複数の大気放射量推定式によって求めた大気放射量の推定値との比較を行った結果、大気放射量推定式の組み合わせによって、大気放射量の推定精度が向上することを確認した。ただし、推定誤差が依然として大きい場合もあり、詳細な解析と対応策の検討が必要である。
図1　下向き長波放射量、全層雲量及び下層雲量の観測結果　図2　下向き長波放射量の観測値と大気放射量の推定値の比較結果　
成果となる論文・学会発表等 高橋尚人他、沿道構造物の影響を考慮した路面温度予測モデル（Road Surface Temperature Model Accounting for the Effects of Sorrounding Environment) 日本雪氷学会誌雪氷72巻6号、377-390項、2010年11月