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2012 年度 実施状況報告書

地形と林分構造の複雑性が森林内風環境に及ぼす影響・施業シナリオへのCFDの応用

研究課題

研究課題/領域番号 23580202
研究機関静岡大学

研究代表者

水永 博己  静岡大学, 農学部, 教授 (20291552)

研究分担者 内田 孝紀  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90325481)
齊藤 哲  独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, その他 (30353692)
キーワードLESモデル / 複雑林冠 / 複雑地形 / 抗力係数 / 風害
研究概要

林冠表面上を通過する風況予測LESモデルを開発し、間伐およびギャップの効果を予測することができるようになった。この結果、ギャップ創出後に突風率および渦強度が増加することを予測した。また山岳斜面においては樹冠への下降圧力が側方圧力より卓越するケースがあることを予測できた。
樹冠の抗力係数をスギについて測定した。スギの抗力係数はヒノキよりやや小さかった。抗力係数の風速に伴う変化を流線化係数とすると、流線化係数が大きい個体は樹冠面積が変化しやすい個体であり側方からの葉面積密度が高い個体ほど流線化係数は小さかった。ある風速の時の抗力係数は抗力係数のポテンシャルと流線化の程度の二つのパラメータで示すことができるが、樹冠因子と強く結びついているのは流線化のしやすさであった。抗力は流線化を呈した側方から見た遮蔽面積と密接な関係にあったが、この関係はヒノキで個体差が大きく、スギで小さかった。このことはヒノキの樹冠の複雑な葉群配列に起因していることを示唆した。
九州で生じたスギ林の風害イベント発生率を長期間の風況や森林構造と結び付けて解析して、年齢の高い森林が風害に脆弱であることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

林冠表面上を通過する風動態のLESモデルを開発できた。このことによって様々な林冠の分断構造に伴う風挙動を知ることができるために、様々な森林施業に伴う風害リスク評価を間伐シナリオごとに行うことができる。
また曳航風洞実験によってスギおよびヒノキ樹冠の抗力係数の変化やその特性を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

測定した抗力係数とLESモデルのリンケージを行う必要がある。さらに流線化状態での林冠構造をモデル化する。
林冠表面LESモデルの実際の風速データとの検証を行う。
様々な地形条件でさまざまな間伐シナリオごとの風況予測を行う。この風況予測値と個体の風害耐性を組み合わせることで、森林施業ごとの風害リスクの継時変化を地形環境と組み合わせて予測する。

次年度の研究費の使用計画

主としてモデル検証のための風速測定に必要な消耗物品の購入に使用する。
また調査現地への移動や学会における発表のための旅費に用いる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Analysis of wind damage caused by multiple tropical storm events in Japanese Cryptomeria japonica forests2013

    • 著者名/発表者名
      Kana Kamimura, Satoshi Saito, Hiroko Kinoshita,Kenji Kitagawa, Takanori Uchida, Hiromi Mizunaga
    • 雑誌名

      Forestry

      巻: - ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/forestry/cpt011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Is Foliage Within Crowns of Cryptomeria japonica More Heterogeneous and Clumpy With Age?2013

    • 著者名/発表者名
      HIROMI MIZUNAGA and KAZUKO FUJII
    • 雑誌名

      Journal of Sustainable Forestry

      巻: 32 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1080/10549811.2013.763150

    • 査読あり
  • [学会発表] スギ、ヒノキの樹冠構造が流線化に与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      福井翔宇、岩間慎太郎、喜多川権士、水永博己、矢澤速仁、宇佐美敦
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県)
    • 年月日
      20130326-20130328
  • [学会発表] 間伐シナリオ別に見た、LESによる林冠上部の突風率の解析2013

    • 著者名/発表者名
      岩間慎太郎、水永博己、内田孝紀
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県)
    • 年月日
      20130326-20130328

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公開日: 2014-07-24  

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