2001 Fiscal Year Annual Research Report
半乾燥地域での地面蒸発・降雨と塩類集積の消長の関係
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13650574
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| Research Institution | Daido Institute of Technology |
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Principal Investigator |
下島 栄一 大同工業大学, 工学部, 教授 (80027276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉川 一郎 岐阜大学, 工学部, 助教授 (40273198)
堀内 将人 大同工業大学, 工学部, 教授 (00157059)
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| Keywords | 半乾燥地 / 地面蒸発 / 塩類集積 / 砂層 / 実験 / 数値計算 |
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| Research Abstract |
半乾燥地域での地面蒸発・降雨と塩類集積の消長の関係を実験的、数値計算的に検討した。
1.蒸発実験の結果は以下の通りである。本年度は、塩類集積については集積過程のみを対象とした。
西オーストラリア半乾燥地での砂質土壌を用いたカラム蒸発実験を、地下水面が浅い条件(深さ50cm、20cmに固定)で行った。大気条件として、一定の温度(25℃)・湿度(20%)とし、熱照射(550W/m^2)の付与の有無の場合を設定した。また、含水量の初期分布を脱水平衡とし、水として蒸留水を用いた。
早い段階より砂層表面にクラストが形成され、実験終了時(1ヶ月程度)には厚さはおよそ1mmにも発達した。その際、クラストは蒸発強度を50%程度低下させ、蒸発過程に重要な役割を与えることが分かった。また、塩類集積の主成分は土壌より迅速に溶出するNa^+、Cl^-等であったが、深さ5cmより浅い領域で顕著な集積が起り、その濃度分布は指数関数的となった。
当該土壌の水理特性と地下水面の設定条件より、蒸発域は砂層表面直下と推定され、砂層上部での乾砂層の形成は砂層内の水蒸気計測より確認できなかった。
2.数値計算の結果は以下の通りである。
中国北西部半乾燥地域でのHEIFE観測の砂漠観測点のデータを用い、高解像度の多層モデルでのシミュレーションを行った。予報方程式は熱、液体水、水蒸気、塩分移動に関する基礎式であるが、その際、地中温度の観測結果や地表面熱収支の推定結果との比較を通して、多くのモデルパラメータについて検討を行った。その結果、地表面からの顕熱及び潜熱の輸送量を表すバルク式は、多用されるBusinger-Dyer式よりも、Brutsaert式(強不安定成層時の振舞に優れる)を用いた場合に観測誤差の範囲内での良好な一致を得た。また現地の放射の観測値は観測誤差内であるが10%以内の過小評価があった。
塩類集積に関しては、計算に用いた1991年のデータを繰り返し10年分与えた結果、観測値に近い分布を得ると共に、蒸発による表層への塩分の集積と夏季の降水による下方への輸送、降水期における表層での塩分濃度の減少が計算された。
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