어번 캐니언

Urban canyon
뉴욕시 맨해튼 미드타운 42번가의 도심 협곡
안쪽에서 바라본 맨해튼 거리에는 도로 폭보다 훨씬 높은 건물이 많다.

어원적으로 맨해튼의 영웅 협곡에서 진화한 협곡과 같은 환경을 조성하는 양옆의 건물들이 거리를 둘러싸고 있는 곳이다.이러한 인간이 만든 협곡은 거리가 조밀한 구조물들, 특히 고층 건물들을 분리할 때 만들어진다.다른 예로는 시카고의 Magnificent Mile, 로스앤젤레스의 Wilshire Boulevard 복도, 토론토의 Financial District, 홍콩의 Kowloon 및 Central District 등이 있습니다.

도시 협곡은 온도, 바람, 빛, 대기질, 위성 항법 신호를 포함한 라디오 수신 등 다양한 지역 조건에 영향을 미칩니다.

기하학 및 분류

도시 협곡은 도로 양쪽에 높고 연속적인 건물이 있는 비교적 좁은 길이다.하지만 지금은 도시 협곡이라는 용어가 더 널리 사용되고 있으며, 거리 협곡의 기하학적 세부 사항들이 그것들을 분류하기 위해 사용된다.가로 협곡에 대한 가장 중요한 기하학적 세부 사항은 협곡 높이(H)와 협곡 폭(W)의 비율이며, 이 비율은 가로세로비로 정의됩니다.가로 세로 비율 값은 다음과 [1]같이 거리 협곡을 분류하는 데 사용할 수 있습니다.

  • 일반 협곡 – 석면비 † 1로 협곡 벽면에 큰 개구부가 없음
  • Avenue Canyon – 석면비 0.5 미만
  • 딥캐니언 –애스펙트비 2 2

위의 각 하위 분류는 가로 협곡의 길이(L)로 정의되는 가로 교차로 사이의 거리에 따라 수행할 수 있습니다.

  • 쇼트 캐니언– L/H 3 3
  • 중간 협곡 – L/H h 5
  • 롱캐니언– L/H 7 7

또 다른 분류는 협곡의 대칭성에 기초한다.

  • 대칭(또는 짝수) 협곡 – 협곡을 만드는 건물의 높이가 거의 동일합니다.
  • 비대칭 협곡 – 협곡을 만드는 건물에는 상당한 높이 차이가 있습니다.

또 다른 구체적인 유형은 다음과 같습니다.

  • 계단식 협곡 – 역풍 건물의 높이가 역풍 건물의 높이보다 작은 거리 협곡.

가로 협곡이 지역 바람과 공기의 질에 미치는 영향은 협곡의 기하학적 구조에 따라 크게 다를 수 있으며, 이에 대해서는 아래 섹션에서 자세히 설명합니다.

도시 협곡 연구에서 고려하는 다른 중요한 요소로는 공기량, 협곡의 방향(북-남, 동-서 등) 및 스카이 뷰 요인이 있다.가로 협곡의 공기량은 벽으로 작용하는 건물, 바닥 경계인 거리, 그리고 협곡의 '리드'라고 불리는 지붕 층의 가상의 상층 경계에 포함된 공기이다.

스카이 뷰 팩터(SVF)는 평면 표면과 전체 반구 복사 환경에서[2] 받은 방사선 간의 비율을 나타내며, 지상으로부터 볼 수 있는 하늘의 비율로 계산된다.SVF는 0 ~1 범위의 무차원 값입니다.SVF 1은 예를 들어 평평한 지형에서 하늘이 완전히 보인다는 것을 의미합니다.어떤 장소에 건물과 나무가 있으면 SVF가 [3]비례적으로 감소합니다.

영향들

가로 협곡의 존재에 의한 대기 경계층의 특성 변경은 가로 협곡 효과라고 불립니다.앞서 언급했듯이, 거리 협곡은 온도, 풍속 및 풍향에 영향을 미치고 결과적으로 협곡 내의 공기 질에 영향을 미칩니다.

온도

도시 협곡은 도시 열섬 효과에 기여한다.협곡 내부의 온도는 2-4°C 상승할 수 있습니다.온도 현상에 대한 연구는 방사선 강도, 입사각, 표면 알베도, 방사율, 온도 및 SVF를 고려한다.SVF가 높으면 건물에서 유지되는 열을 흡수할 수 있는 하늘이 더 많기 때문에 도시 협곡은 빠르게 냉각됩니다.낮은 SVF로, 협곡은 낮 동안 더 많은 열을 유지할 수 있고, 밤에 더 높은 열을 방출할 수 있습니다.누네즈와 오케가 실시한 연구는 여름 날씨가 [3]좋은 중위도의 도시 협곡에서의 에너지 교환을 조사했다.이 연구는 협곡 내의 다양한 시간에서의 표면 에너지의 양이 협곡의 기하학적 구조와 방향에 따라 달라진다는 것을 보여주었다.북쪽-남쪽 방향을 가진 협곡은 바닥이 가장 활동적인 에너지 사이트인 것으로 밝혀졌다.이러한 협곡에서는 한낮의 복사 잉여분의 30%가 협곡 재료(건물)에 저장된다.밤에는 캐니언 물질에 저장되어 있던 에너지의 방출로 순 복사 부족(태양 복사 부족)이 상쇄됩니다.이 현상은 도시 열섬 효과에 크게 기여한다.

바람

거리 협곡은 바람의 속도와 방향을 바꿀 수 있다.협곡의 지붕 높이에서 수직 풍속이 0에 가까워진다.지붕 레벨에서는 전단 생성과 산산이 높고 건물 [4]높이에서는 강한 얇은 전단층이 형성된다.난기류 운동 에너지는 강한 바람 가위로 인해 바람 불어오는 건물 근처보다 바람 불어오는 건물 근처가 더 높습니다.협곡 내부의 흐름 패턴은 거리 방향에 대한 풍향에 따라 달라집니다.

협곡과 평행한 바람

지붕 높이/배경 풍향이 길과 평행할 때, 협곡을 통해 바람이 채널화 및 가속되는 경향이 있는 채널화 효과가 나타난다.가로 폭이 균일하지 않은 경우, 바람이 작은 개구부를 통해 유입될 때 [5]Venturi 효과가 나타나 바람의 가속도가 더욱 향상된다.이 두 효과 모두 베르누이의 원리로 설명된다.길가의 바람과 수송은 짧은 [6]협곡에서 코너의 소용돌이가 더 강한 영향을 미치기 때문에 짧은 협곡과 긴 협곡에서 크게 다를 수 있습니다.

협곡에 수직인 바람

지붕 높이/배경 풍향이 길가에 수직일 경우 가로 협곡 내부에 중심 1차 소용돌이가 있는 수직 회전 풍류가 생성됩니다.가로 협곡에는 석면비에 따라 다른 흐름 방식이 정의된다.애스펙트비의 증가 순서로 이러한 흐름 방식은 절연 거칠기 흐름, 웨이크 간섭 흐름 및 스키밍 [7]흐름입니다.만들어진 소용돌이의 총 수와 그 강도는 많은 요인에 의해 결정됩니다.고립된 거리 협곡에 대해 수행된 수치 모델 연구는 협곡의 종횡비가 증가함에 따라 만들어진 소용돌이의 수가 증가한다는 것을 보여주었다.그러나 주변 풍속에는 임계값이 있으며, 이 값을 초과하면 소용돌이의 수와 패턴이 [8]종횡비로부터 독립된다.

(a) 격리된 거칠기 흐름과 (b) 가로 협곡의 스키밍 흐름 방식 비교 (Oke, 1988년 이후)

수치 및 풍동 연구에 따르면 석면비 = 0.5인 대칭 협곡의 경우 지상 레벨 2차 소용돌이가 풍하측 건물 벽 근처에서 관찰될 수 있다.가로 세로 비율이 1.4 이상인 대칭 협곡의 경우 풍향 측 건물 벽 근처에서 보다 약한 지반 2차 소용돌이를 볼 수 있으며 가로 세로 비율 2 2차 소용돌이는 1차 [8][9]소용돌이 바로 아래에서 볼 수 있다.비대칭 협곡과 계단식 협곡에서는 2차 소용돌이의 형성이 더 일반적일 수 있다.풍동 연구에 따르면, 풍동 건물이 더 짧은 계단식 협곡에서는 더 높은 건물의 풍향면에서 정체점을 확인할 수 있다.이 정체점 아래의 영역은 상호 작용 영역이라고 불리는데, 이 영역의 모든 유선형들이 거리 협곡으로 아래로 꺾이기 때문입니다.협곡 내 소용돌이 흐름 패턴의 특성은 협곡 양쪽에 있는 건물의 높이 비율에 크게 좌우된다.풍향 건물 높이d H 대 풍향 건물 높이u H 비율이 3인 경우 단일 1차 소용돌이가 관찰되었다.그러나 H/Hu=1.67의 경우d 역방향 소용돌이가 [10]협곡의 전체 깊이를 차지할 수 있습니다.

이 순환 흐름의 강도에 영향을 미치는 다른 요인으로는 교통 유도 난류와 건물의 지붕 형태 등이 있다.물리적 모델 연구에 따르면 양방향 교통은 협곡의 하반부에서 난류를 증가시키고 협곡 양쪽에 지붕이 경사져 있는 것이 난류 생산의 주요 영역을 하류로 이동시키고 [11]협곡 내부의 순환 흐름의 강도를 감소시키는 것으로 나타났습니다.

스키밍 플로우 방식에서 평균 풍향이 거리에 수직일 때 가로 협곡 내부에 발생하는 바람 소용돌이(Oke, 1988년 이후)

이러한 수직 바람 조건, 주로 거리 레벨, 협곡의 각 끝에는 수평으로 회전하는 코너/단 소용돌이가 형성된다.이러한 코너 소용돌이의 수평 범위는 협곡의 각 끝에서 다르며, 이는 교차로에서 복잡한 지표면 수준의 바람 패턴을 이끈다.현장 실험은 코너 소용돌이가 협곡의 전체 깊이로 확장될 수 있지만 [12]높이에 따라 수평 범위가 변화한다는 것을 추가로 보여주었다.

거리 협곡의 인접 지역(예: 일련의 거리 협곡)의 구조는 흐름장에 복잡성을 더합니다.

위의 모든 결과는 난방 효과가 없는 상황에 대한 것입니다.수치 모형 연구는 협곡의 표면이 뜨거워지면 소용돌이 흐름의 특성이 변한다는 것을 보여주었다.그리고 상풍벽, 하풍벽, 협곡바닥 등 다양한 표면의 난방이 소용돌이의 흐름을 다른 [8]방식으로 변화시킵니다.

대기질

가로 협곡의 존재에 의한 온도와 바람의 변화는 결과적으로 가로 협곡 내부의 공기의 질에 영향을 미칩니다.평균 바람의 방향이 길과 평행할 경우 위에서 설명한 채널화 및 벤추리 효과는 거리 협곡 내 오염물질의 분산을 증가시킨다.이것은 종종 대기 오염[5] 물질을 방출하고 거리 협곡 내부의 공기 질을 증가시키는 역할을 한다.그러나 대기 오염원이 역풍으로 존재하는 경우, 채널링 바람은 오염 물질을 역풍으로부터 멀리 떨어진 역풍 위치로 운반하여 역풍 위치의 품질 저하를 야기할 수 있습니다.

평균 풍향이 가로와 수직일 때 협곡 내부에 형성된 소용돌이 흐름이 공기 흐름을 제한하고 오염물질의 분산을 감소시키며 협곡 내부의 오염 농도를 증가시키는 역할을 한다.협곡 내부의 지역 근원으로부터의 오염과 또한 평균 풍류로부터 협곡으로 유입된 오염은 소용돌이 흐름에 의해 운반되어 협곡 내에서 다시 순환됩니다.도시 환경에서 차량 배기관 배출은 초미세먼지, 미세입자, 이산화탄소, NOx와 같은 많은 대기오염물질의 주요 원인이다.지표면에서 생성된 이러한 오염 플럼은 소용돌이에 의해 협곡의 풍향 쪽으로 밀려나며, 풍향 쪽보다 지표면 오염 농도가 훨씬 높아집니다.협곡 하부에 있는 2차 소용돌이는 옆길, 특히 바람 부는 쪽에 있는 오염 물질을 고정시키는 역할을 할 수 있습니다.한 현장 연구에서는 바람이 부는 쪽 보도에서 초미세먼지 농도가 바람이 부는 [13]쪽 보도에서보다 4배 더 높다고 보고했습니다.

GPS 신호 수신

고층 빌딩이 있는 거리 협곡에서 GPS 수신기를 사용할 경우, 그림자 효과와 다중 경로 효과는 GPS 신호 수신 [14]불량으로 이어질 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Vardoulakis, Sotiris; Bernard E.A. Fisher; Koulis Pericleous; Norbert Gonzalez-Flesca (2003). "Modelling air quality in street canyons: a review" (PDF). Atmospheric Environment. 37 (2): 155–182. Bibcode:2003AtmEn..37..155V. doi:10.1016/s1352-2310(02)00857-9.
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