2017 Fiscal Year Annual Research Report
表面凹凸と物質・熱移動特性のばらつきが裸地表面－大気間の水分・熱交換に与える影響
| Project/Area Number |
17H03885
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辰己 賢一 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40505781)
山下 恵 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70523596)
小島 悠揮 岐阜大学, 工学部, 助教 (70767475)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 水分蒸発 / 蒸発法 / 数値解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
空気流れの乱れに寄与する地表面凹凸構造や，土の物質移動特性の空間的なばらつきが，裸地において地表面－大気間の水および熱の交換過程に与える影響を実験的研究より明らかにし，地表面付近の空気流れモデルと土中物質移動モデルを結合し，地表面凹凸や物質移動特性のばらつきを考慮可能な裸地表面からの水分蒸発を予測する数値解析モデルを構築することを目的として，室内実験ならびに数値解析により研究を進めた．
本年度は，室内実験として１）土カラムからの水分蒸発実験の基礎となる土壌の物性値を求めるための蒸発法について，簡易的な手法で物性値を推定する方法と数値モデルを用いて逆解析に基づいて推定する方法についての比較検討を始め，２）顕熱収支法に基づいて二次元的な蒸発量を定量化するための熱パルスプローブの開発に取り掛かった．本熱パルスプローブは複数の12本のヒーターと32本の温度センサーから構成されるもので，二次元的な温度分布の測定から，二次元の蒸発量を推定する考えに基づくものである．そのほか，本格的な風洞を用いた蒸発実験に向けて，室内での送風機を用いて，砂やシルトを用いた蒸発実験を開始した．
数値解析については，土中の液状水・水蒸気・熱の移動解析における境界条件の設定について，地表面凹凸がある場合の日射や風速の取扱いについての検討を進めた．特に日射やそれに伴う地表面熱フラックスの推定については，土中水分・熱移動解析とのカップリングは十分達せされた．畝間を模した解析では，畝間の向きが南北なのか東西なのかによって，日中日射が当たる場合や影となる場合とがあり，特に土中温度への影響が大きく，その結果として土中水分移動が影響を受けることが示された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度のとしては，実験および数値解析それぞれにおいて，様々な蒸発実験の実施や今後の実験に向けた準備並びに，土中液状水・水蒸気・熱移動解析に関しておおむね順調に進展していると判断した．地表面凹凸が空気流れに与える影響を考慮した境界条件の設定について，今後一層の進捗が不可欠である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，本研究の目的達成のために，様々な条件下での蒸発実験を室内で実施するとともに，風洞実験に向けた準備を進めること，さらにはほ場でのモニタリング実験の実施を進めていく．また，数値解析に必要な土の水分移動パラメータ推定のための方法についてさらに検討を進める．数値解析においては，これまで開発したプログラムによる計算事例の蓄積とさらなるプログラムの開発をより一層進捗させる．
|
