乾燥・半乾燥地域での地面蒸発と塩類集積の相互作用に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650575
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Daido Institute of Technology
• Principal Investigator: 下島 栄一 大同工業大学, 工学部, 教授 (80027276)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉川 一郎 名古屋大学, 大気水圏科学研究所, 助手 (40273198)
• Keywords: 地面蒸発 / 塩類集積 / 乾燥・半乾燥地域 / 実験 / 数値計算

Research Abstract

本研究は、特に乾燥・半乾燥地域を対象にして、そこでの地面蒸発と塩類集積の相互作用の仕組み、及び同集積の蒸発過程に及ぼす影響の程度を、実験的、数値計算的に明らかにすることを目的としている。今年度は蒸発実験を中心に研究を行った。実験条件は、重量計に設置した土壌柱(中国北西部での砂丘砂)の初期水分量分布は一様で、ほぼfield capacityとなるようにし、その表面を一定の温度・湿度の大気に解放し、熱照射がある場合(一定強度)とない場合での蒸発実験を行った。
1.熱照射がない場合
1)蒸発強度は時間の平方根の逆数に比例して小さくなり、drying frontは時間の平方根に比例して移動する。また体積含水率は、深さ、(x)と時間(t)を用いて、x/t^<1/2>を変数とする関数で一義的に表せる(相似解の存在)。
2)蒸発域より上方に位置する乾燥域での水蒸気密度は、上方に向かって、直線的に減少する。この勾配(駆動力)を用いた水蒸気フラックスの計算値は実測蒸発強度と一致した。
3)Na^+、Ca^<2+>、SO_4^<2->、Cl^-は塩類集積に卓越するイオンとなるが、それぞれの濃度の変化は、水分量と同様、相似解的に表せる。
2.熱照射(400W/m^2)がある場合
1)乾燥域での水分量は、照射のない場合比べ、約半分程度低くなるが、同域の移動は5倍以上速くなる。
2)照射のない場合と比べ、蒸発域が同程度の深くなった場合、蒸発時間が短いため、塩類集積の程度は低くなる。
3)乾燥域での水蒸気密度分布より計算した水蒸気フラックスは実測蒸発強度にほぼ一致した。これより、水蒸気フラックスの駆動力への温度勾配項(〜2℃/cm)の影響は大きくはないと言える。
以上のような実験的成果を得たが、今後、これらのデータの解析を詳細に行うと共に、現在構築しつつある数値的計算スキームを用いたシュミレーションを紹介して、蒸発と塩類集積の関係を明らかにする予定である。