Annual-cycle assessment of street orientation effects on outdoor thermal comfort in a hot-summer cold-winter district

あなたの街を、家具が建物で床が舗装された、巨大なオープンエアのリビングルームだと想像してみてください。まるで、隙間風の吹く隅っこに座って寒さを感じたり、直射日光の下で汗をかいたりする時のように、通りを歩く人々は、周囲の建物の配置によって異なる温度を感じます。これが「都市マイクロクライメイト（都市微気候）」の世界です。これは、街路や広場によって作り出される、極めて局所的な気象システムのことです。この物語の重要な鍵となるのが「屋外熱快適性（アウトドア・サーマル・コンフォート）」であり、これは単に「今、外に立っていて心地よいか？」という問いを、おしゃれな言葉で表現したものです。太陽があなたを直撃していれば不快ですし、壁に涼しい風が閉じ込められていれば最高です。しかし、ここが厄介なところです。太陽は動きます。夏と冬では日差しが異なりますし、角度も一時間ごとに変化します。ほとんどの科学者は、ある暑い夏の日の様子、つまり「7月の最も暑い火曜日にだけ天気予報をチェックする」ようなことしか見てきませんでした。しかし、現実の生活は一年中続いています。7月に完璧に感じられる通りが、1月には氷箱のように冷たく感じられることもあるのです。一年中心地よく感じられる通りをどのように設計するかを理解することが、この論文が解こうとしている大きなパズルです。

この研究の背後にいる研究者たちは、推測をやめ、中国の郴州にある由厚街という歴史的なエリアについて、一年間をシミュレーションすることに決めました。この街は「夏は暑く、冬は寒い」地帯に位置しており、つまり夏は焼け付くように暑く、冬は凍えるほど寒いことを意味しており、設計上の課題が非常に難しくなっています。通常、一年間（つまり8,760時間！）のあらゆる天候をチェックしようとすると、コンピューターが数字を計算するのにあまりに長い時間がかかり、都市計画家たちは諦めて帰宅してしまうでしょう。これを回避するために、チームは「フーリエ調和回帰アルゴリズム」と呼ばれる巧妙な数学的トリックを使用しました。これは音楽のコンプレッサーのようなものだと考えてください。8,760時間の天候データを交響曲全体として聴く代わりに、このアルゴリズムは、その曲全体の律動を捉えるための最も重要な12の「音符（あるいは代表的な日）」を選び出します。

これら12の特別な日を用いて、チームは4つの異なる通りの方向（南北、東西、北東ー南西、北西ー南東）が一年を通じてどのように感じられるかを調べるため、48回のコンピューター・シミュレーションを実行しました。彼らは単に温度を見ただけでなく、「熱知覚（どれくらい暑いか、あるいは寒いと感じるか）」と「自律性（助けを必要とせずに、どれくらいの頻度で快適であるか）」をマッピングしました。

シミュレーションの結果、明確な勝者と明確な敗者が明らかになりました。北東ー南西の向きが、「ゴルディロックス（ちょうど良い）」な方向であることが分かりました。それは夏に暑すぎず、冬に寒すぎず、まさに「ちょうど良い」状態でした。このレイアウトは、猛暑の夏季における日陰の必要性と、肌寒い冬の日における日光の必要性のバランスを取ることに成功し、一年間を通じた最善の妥協点を見出しました。一方で、東西の向きはトラブルメーカーでした。これらのシミュレーションにおいて、東西の向きは熱的不快感のリスクが最も高く、何らかの介入なしでは人々が楽しむには不快な状態にある時間が長いことが示されました。

結局のところ、この研究は、一年間の天候をシミュレートするこの新しい、より高速な手法を用いることで、都市の設計者たちがより賢明な選択ができることを示唆しています。単一の夏の日のために設計するのではなく、この手法を用いることで、特に極端な暑さと寒さの間を揺れ動く地域において、人々が一年中快適に過ごせる通りのレイアウトを見つけ出すことができるのです。