森林中の気流のコヒーレント運動に伴うガス交換の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10660251
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 文字 信貴 大阪府立大学, 農学部, 教授 (20111982)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鱧谷 憲 大阪府立大学, 農学部, 助手 (30264815) ; 北宅 義昭 大阪府立大学, 農学部, 助教授 (60169886)
• Keywords: コヒーレント運動 / 組織乱流 / プルーム / 森林 / ガス交換 / 乱流輸送

Research Abstract

森林と大気の間で熱や物質がどのように交換されるかについての理解は不十分で、森林の温室効果ガス吸収能についても不確実な評価しか行われていない。これは、森林など大規模群落上の乱流構造の理解が遅れているためである。この研究では、群落上で熱や物質の輸送を担っていると考えられている組織乱流のコヒーレント運動を把握するための実験を行った。測定には樹高が約15mのヒノキ林内にある高さ23mの鉄塔を用いた。搭頂部には、風向方向を向く長さ3mのアームを取りつけ、その両端につけた細線熱電対から乱流要素が通過する時間をもとめそのサイズを把握することを試みた。また、その鉄塔の5高度に、同様の細線熱電対を設置して乱流組織の鉛直構造をとらえた。頂部にはさらに、超音波風速計、オープンパスの二酸化炭素・水蒸気変動計を設置した。
測定は1997年11月の晴天日の日中に行った。組織乱流のコヒーレント運動としてとらえられたものは、基本的には対流プルームであった。プルームのサイズは、水平スケールが数十mから数百mのものまでの範囲にあった。移動速度はおおむね測定高度の風速に近かったが、風速よりも速く移動する場合が多かった。これはプルームが上空までつながっており、組織として移動するため、上空の風速に引っ張られているためと考えられる。プルームが森林群落内部までどの程度浸透するかを気温変動から見た結果、林床までは達してないが林床から5m程度の高さまでは影響が及んでいることがわかった。また、対流プルームによって組織的に二酸化炭素や水蒸気が運ばれていることもわかった。