寒冷圏の水循環及び物質循環に果たす森林及び積雪の影響評価

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11490001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石川 信敬 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (70002277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 英紀 北海道大学, 地球環境科学研究科, 助教授 (20001472) ; 石井 吉之 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (40222955) ; 兒玉 裕二 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (70186708) ; 平野 高司 北海道大学, 農学研究科, 助教授 (20208838)
• Keywords: 水循環 / 積雪 / 炭酸ガス濃度 / 塩化物イオン / 森林 / 大気熱収支 / 土壌呼吸量 / 酵素同位体

Research Abstract

積雪寒冷森林地域の水循環、物質循環に及ぼす森林と積雪の影響を把握するため、最終年度は冬期間の土壌呼吸量、無雪期の針葉樹林林床面における炭酸ガス濃度変化、大気熱収支に及ぼす森林の熱的効果について調べた。積雪最下層部の炭酸ガス濃度が長期間にわたり1200ppm以上の高濃度を観測した。これは積雪下では地温が0℃以下に下がらないため、冬期間でも微生物活動があり、充分な土壌呼吸量があったものと推察される。なおこの高濃度の炭酸ガスはしばしば短時間で400ppm以下に低下し積雪を通して大気中に抜けている事が示唆された。なお積雪面上の大気中の炭酸ガス濃度は12〜2月にはほとんど日変化を示さず、3月になって日変化を示した。これは冬期間に積雪が土壌呼吸量を遮断したためであり、融雪期以降は森林が活動を始めたことによるものであろう。
森林の大気に及ぼす熱的効果を検討するために、針葉樹林内の多点において樹幹表面温度を測定した。その結果、一般に樹幹温度は気温より高くなったが、日当と日陰ではその値は大きく異なった。
さらに降雨、融雪水、地下水、河川水の水質と酸素同位体比を1年間にわたって観測し森林流域の流出特性を求めた。その結果、融雪期において深度0.5mの土壌水は融雪水の影響を受けて変化したが、深度1.8mの土壌水は融雪水の影響を受けなかった。また河川水と地下水さらには融雪水の塩化物濃度と酸素同位対比を比較した結果、融雪量が最大の時の河川水でもその大部分は水質の安定した地下水であることが分かった。特に酸素同位体比は流出過程を知る上で有用な指標になることが確かめられた。

Research Products

• [Publications] 柴田英昭 他: "積雪寒冷地域の森林流域での融雪期における物質収支"日本水文科学会誌. 32. 49-56 (2002)
• [Publications] 山崎学, 石井吉之: "水質及び酸素同位体比からみた多雪山地流域の融雪流出"北海道の雪氷. 21. 7-10 (2002)
• [Publications] 橋本重将 他: "湿潤積雪中における雪粒子と間隙水の同位体交換"雪氷. 64・2. 163-172 (2002)
• [Publications] Y.Takeuchi et al.: "The thermal effect of melting snow/ice surface on lower atmospheric temperature"Arctic, Antarctic and Alpine Research. 34・1. 20-25 (2002)
• [Publications] Hashimoto S.et al.: "Isotope studies on inner snow layers in a temperate region"Hydrological Processes. 16. 2209-2230 (2002)
• [Publications] Sato, N.et al.: "Analysis of water balance in Siberian watershed"Polar Meteorology and Glaciology. 15. 91-106 (2001)