植生の根茎葉系の作用を考慮した地圏・気圏一体の水文学確立のための水文素過程の研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63420042
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 日野 幹雄 東京工業大学, 工学部, 教授 (30016323)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野上 啓一郎 静岡大学, 工学部, 助手 (50150511) ; 福西 祐 東京工業大学, 工学部, 助手 (60189967) ; 灘岡 和夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70164481)
• Keywords: 水文学 / 浸透 / 蒸発散 / 土壌水分分布 / 風速分布 / 気温分布 / 湿度分布 / CO_2分布 / 大気・植生・土壌 / 大気環境 / 都市環境

Research Abstract

1.目的:大気ー植生ー土壌圏の水循環や都市環境を物理学・流体力学的に調べ、また都市環境における植生の果たす役割を量的に評価するために、模型実験および数値モデルによる解析を行う。
2.模型実験:野外に2台の風洞および降雨装置付きのライシメーターを設置し、一台は裸地のままとし、他の一台には草を植えて比較実験を行った。測定項目は、大気および植生キャノピーについては、日射量・風速・温度・湿度・CO_2濃度であり、土壌については水分量・温度である。
これらの測定から、湿度分布の勾配とCO_2濃度の勾配の間に強い相関のあること、ライシメーター入出口間のCO_2フラックスの差と日射量の間には、風速の強弱をパラメーターとする関数関係が存在すること、土壌水分量の減少は風洞出口の湿度フラックスに等しいことなどが明らかになり、数値モデル構築の基礎的関係式を得ることができた。
3.数値モデルによるシミュレーション:大気圏については、Navier-Stokes方程式、気温・湿度・CO_2についてはそれぞれFick型の拡散式(5変数)、土壌については水分移動(飽和浸透)に関するRichardsの方程式、土壌水および土壌粒子についての熱輸送方程式(3変数)、植生については植生の水ポテンシャル方程式、葉面における熱収支式、根茎葉系の熱輸送方程式(3変数)の計11個の変数よりなるシステムを2次元非定常問題として解いた。
その結果、植生が単に太陽熱を遮断する日傘効果のみではなく、根系よりの水分輸送による蒸散に伴う潜熱による効果が、気候緩和に大きな役割を果たしていることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 神田学,日野幹雄: 水理講演会論文集. 33. 685-690 (1989)
• [Publications] 石倉克真,日野幹雄,神田学: 第43回土木学会年次学術講演会概要集. 2. 198-199 (1988)
• [Publications] Hino,M.: J.of Hydrology. 102. 267-284 (1988)
• [Publications] 日野幹雄,太田猛彦,砂田憲吾,渡辺邦夫: "洪水の数値予測ーーその第一歩" 森北出版, 300 (1989)