2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of soil moisture model of extremely thin ground surface which is an indicator and influence for occurrence of wind erosion
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18K05877
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鈴木 純 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40262696)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 拓記 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (10466659)
木村 玲二 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80315457)
松岡 延浩 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 教授 (80212215)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 砂塵 / 限界摩擦速度 / 土粒 / 空隙率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「風食発生の指標となるごく薄い地表面の土壌水分モデルの開発」の最終年度に当たり、前年までの成果をもとに、地表面に存在する砂塵のもととなる0.1～3.5㎜の粒径の土の粒（以下では、土粒という）の土壌水分の変化を決定した。対象とした土壌は、長野県松本市、群馬県太田市、千葉県八街市、北海道帯広市であり、対照として和歌山県田辺市、鳥取県鳥取市（砂丘砂）ならびに豊浦砂（山口県）を扱った。結果として、東日本各地の試料の乾燥状態（空気乾燥状態）の土粒の密度は1.10～1.35g/cm＾3程度であり、降雨直後には1.63～1.74g/cm＾3程度に増加することを明らかにした。自然界では、雨量、大気湿度、日照などの気象条件によって、この間、すなわち1.1～1.4g/cm＾3から1.6～1.8g/cm＾3の範囲で乾湿の変化に伴う土粒密度の変動が明らかになった。
この粒径ごとの土粒密度と粒径データを用いてBognold（1941）の限界摩擦速度C*critを評価した。その結果によれば、一例としてu(1.8)が2m/sでは粒径が0.05～1.0mmの土粒のいずれも動かないが，2.5m/sを超えると0.05mmの土粒は密度が1.1～2.5g/cm＾3のいずれも動き始め，0.1mmの土粒は風乾時で密度が1.1g/cm＾3の場合だけが動くことなど、同じ風によっても密度の差によって動くか動かないかを評価することができた。このことは、同一の土壌でも乾湿によって土粒が動くか動かないかが決まることとともに、西日本の試料（和歌山、鳥取、山口）は東日本の試料より動きにくいことを意味する。この時土粒を動かす駆動力となる風の力については、いわゆる摩擦速度u*は、「粗度z0の1.5倍の地表高さの風速(u(1.5z0))であることを導き出した。実際には地表高さに対して指数関数で換算した風速を用いてせん断力を表現すべきである。
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