もし街中の屋根を白くしたら？ 屋根から23区の気温まで計算してみた｜もしもを計算してみた #10

2025年8月30日、東京は最高気温38.5℃を記録し、この年いちばん暑い日になりました。23区の地面のおよそ3割は屋根です。もし、その屋根を全部白く塗ったら、屋根は、その下の部屋は、そして街の空気はどう変わるのでしょう。本当の天気のデータを使って、屋根1枚から23区の空気まで計算しました。

30秒で分かる結果

• 屋根1枚: 濃い色のコンクリート屋根は最高60.1℃になりました。白く塗ると37.8℃で、その時の気温37.9℃とほぼ同じでした。差は22.3℃です。
• 屋根の下の部屋: 屋根50 m²の最上階に入る熱は、1,000 Wの電気ストーブ2.2台分から0.6台分に減りました。
• 23区の空気: 屋根の熱であたたまる分は、23区の平均で約0.5℃減りました。いちばん効いたのは風下の北区・赤羽のあたりで、1.1℃減りました。
• 冬の弱点: 冬の晴れた日は、白い屋根の部屋が余分に熱を失いました。その量は、夏の晴れた日に減った熱の約7割でした。

前提

主役の日

夏は2025年8月30日です。気象庁の観測点「東京」（北の丸公園）で最高気温38.5℃、日照11.9時間、天気は昼「晴」・夜「快晴」でした。冬は同じく快晴だった2025年1月30日（最高12.2℃）を使いました。どちらも、主役の日の前に2日間、同じ計算を回してコンクリートの温度をなじませています。

屋根の白さ

白さは「日差しの何％をはね返すか」で表します。

80％は、アメリカのローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）が挙げる白い屋根の値に合わせました。60％は、以前のアメリカのENERGY STARの基準（低い勾配の屋根で、初め65％以上・3年後50％以上）と塗りたての間の値です。

屋根の作りと下の部屋

屋根は3種類を計算しました。コンクリート15 cmで断熱なし、その下に断熱材5 cmを足したもの、金属板です。下の部屋は最上階で、夏は冷房で27℃、冬は暖房で20℃に24時間保つとし、その時に屋根から部屋へ入る熱を数えました。

23区の屋根の割合

東京都の調べでは、区部の地面に対する建物の割合は30.4％です。建物がどこに多いかは、衛星から見た建物の面積（GHSL 2020、100 m升目）を使い、合計が30.4％になるように合わせました。23区の屋根の面積は約190 km²になります。

空気の層

街の上の空気は、昼は地面からある高さまでよく混ざります。この計算では、朝6時は300 m、昼12時までに1,000 mへ厚くなり、夕方18時までそのままで、20時に300 mへ戻るとしました。1,000 mは、東京の夏の昼の海風の層が「1 km程度」、よく混ざる層が約700 mという観測例（Yoshikado 1990）、海風が高さ0.8 km以下を吹くという観測（Tsunematsuら 2009）から選んだ丸い値です。

計算の式

屋根1枚は、面の熱のつり合いを解きます。

吸う日射 ＋ 空からの赤外線 ＝ 自分が出す赤外線 ＋ 空気へ渡す熱 ＋ 板の中へ伝わる熱

空からの赤外線はBrutsaert（1975）の晴れた空の式、風で空気へ逃げる熱は「2.8＋3.0×風速」という式（Watmuffら 1977）を使いました。板の中は1 cmごとに分けて、熱の伝わりを30秒きざみで追いました。

街の空気は、500 m升目の「よく混ざった空気の層」として計算します。各升目で、屋根が空気へ渡す熱にその升目の屋根の割合を掛けて層に足し、層全体を気象庁の毎時の風で流します。層が厚くなる時は、上の空気が混ざって薄まります。出てくる値は「屋根の熱で空気があたたまった分（℃）」です。いまの屋根と白い屋根で1回ずつ計算し、その差が答えになります。

道路・壁・車・エアコンの排熱は数えていません。つまり、街の本当の気温そのものではなく、「屋根の分だけを取り出した」計算です。

結果の読み方

白い屋根が気温とほぼ同じになるのは、はね返し切れずに吸った日差しの分を、赤外線で空へ捨てられるからです。白くても赤外線の出しやすさは濃い色とほぼ同じなので、昼でも空気より少し冷たい時間さえあります。1日の合計では、白い屋根が空気へ渡す熱はわずかにマイナスでした。

濃い色のコンクリート屋根が吸った日射は、屋根1 m²あたり1日で19.77 MJ。その行き先は、赤外線で空へ42％、空気へ35％、部屋へ19％、残りは板にたまる分でした。断熱材を足すと部屋へ入る熱は大きく減りますが、その分は消えるのではなく空気へ出ていきます。空気へ渡す熱は、断熱なしの約1.2倍になりました。部屋を守るのは断熱、街の空気に効くのは白さ、という役割の違いが見えます。

街の空気では、熱が風に乗ります。この日は午前は北寄りの弱い風で、熱が23区の上にたまりました。午後1時に南の海風に変わると、熱の帯は北へ押し流されます。白くした時にいちばん下がったのは、午後2時20分の北区・赤羽のあたりで、屋根の熱によるあたたまりが+1.10℃から+0.02℃へ減りました。塗った場所の真上ではなく、熱が運ばれて行き着く風下でいちばん効くのが、この計算でいちばん面白い結果です。

区ごとの平均では、北区0.95℃、足立区0.80℃、荒川区0.75℃の順で、風上の南西（世田谷区・大田区など）はほとんど下がりませんでした。また、23区だけを白くしても、外の街の屋根の熱は流れ込みます。まわりの街の屋根も全部白くすると、23区の平均の下がり方は0.48℃から0.76℃へ大きくなりました。23区だけでは、その約6割しか得られません。

現実とはどこが違うか

• 屋根の分だけの計算です。道路や壁、車、エアコンの排熱は入れていないので、ヒートアイランド全体の話ではありません。
• 風は、観測所で測った風を街の全部に同じだけ吹かせる単純化をしています。本当の風は場所ごとに違います。
• 空気の層の厚さは観測に基づく目安です。仮定を変えると数も動きます。

どの仮定でも、いちばん効く所は23区の北の端（風下）でした。数の大きさには幅がありますが、「風下ほど効く」という結論は変わりません。

• 曇りの日や季節全体の損得、冷房と暖房の効率の違いや電気代は計算していません。冬の比べは、晴れた日1日どうしの比べです。
• 空気が冷えたことで屋根の温度が少し変わる分（逆向きの働き）も入れていません。

ほかの研究との比べ

大山ら（2021）は、気象の専門モデル（WRF）で「23区の全屋根をはね返し85％にすると、日最高気温が約0.38℃下がる（晴れた8日の平均）」としました。測り方は違いますが、この回の「23区の平均で最大0.48℃」と同じくらいの大きさです。多くの研究を集めたSantamouris（2014）は、屋根だけのはね返しを10％分上げると平均気温がおよそ0.1〜0.33℃下がるとまとめています。LBNLは、典型的な夏の午後に「はね返し80％の白い屋根は、20％の灰色の屋根より約31℃低い」と説明しています。この回の金属屋根の差は30.9℃で、近い値になりました。

背景として、気象庁によれば東京の年平均気温は100年で3.5℃上がり、都市化の影響が小さい15地点（1.8℃）より大きく上がっています。ただし、これは年平均の話で、この回の「夏の午後の、屋根の分だけ」とは別の物差しです。直接比べることはしません。

よくある問い

白い屋根はまぶしくて迷惑では？

この計算では扱っていません。白い屋根の上では日差しの大部分がはね返りますが、屋根は地上から見えにくい場所にあります。まぶしさの問題は、建物の高さやまわりの建物との関係で別に考える必要があります。

断熱した方がいいのでは？

部屋に入る熱を減らすには断熱がよく効きます。この計算でも、断熱材を足すと濃い色の屋根でストーブ0.32台分まで減りました。ただ、断熱で止めた熱は屋根の上の空気へ多く出ていきます。街の空気を冷やすには白さが効きます。両方を合わせるのがいちばん強い組み合わせです。

冬は損では？

晴れた日1日どうしで比べると、断熱なしの屋根では、冬に余分に失う熱は夏に減った熱の約7割でした。断熱ありでは、夏に減る量も冬に失う量も、どちらも小さくなります。季節全体でどうか、電気代でどうかは、曇りの日や冷暖房の効率まで入れた別の計算が必要です。

何年で汚れる？

以前のアメリカのENERGY STARの基準では、低い勾配の屋根のはね返しは初め65％以上、3年後50％以上でした。この計算の「汚れた白」は、その間を取って60％としました。屋根の最高は44.7℃になり、23区の平均の下がり方は0.48℃から0.33℃へ小さくなりました。汚れを落とすことも、効き目を保つ条件です。

東京の気温はなぜ上がった？

気象庁の観測では、東京の年平均気温は100年で3.5℃上がっています。都市化の影響が小さい15地点の1.8℃より大きく、差の分には都市化の影響が含まれると考えられています。この回の計算は、夏の晴れた日の屋根の分だけを取り出したもので、年平均の上昇とは別の物差しです。

Webで試す

この回のページの白い屋根シミュレーターでは、白さ・塗る割合・塗る範囲・屋根の作り・空気の層の厚さ・季節を変えて、同じ計算を自分で回せます。東京23区とニューヨーク5区の切りかえもできます。たとえば「23区の平均を0.3℃下げるには、屋根の何％を白く塗ればいいか」を探してみてください。計算では約63％でした。