乾燥・半乾燥地域における地表面付近での水分凝結-蒸発-塩類集積の関係

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650536
• Research Institution: Daido Institute of Technology
• Principal Investigator: 下島 栄一 大同工業大学, 工学部, 教授 (80027276)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉川 一郎 岐阜大学, 工学部, 助教授 (40273198)
• Keywords: 乾燥・半乾燥地域 / 蒸発 / 凝結 / 塩類集積 / 実験 / 観測データ / 数値計算

Research Abstract

本研究は、乾燥・半乾燥地域での地面蒸発-塩類集積の関係を、日常的に生起していると考えられる大気水蒸気の凝結に着目して、実験的、数値計算的、また現地データの解析を通して明らかにすることである。
中国北西部の砂丘砂による乾燥砂層に対して、大気側で、温度一定(25゜C)で、加熱(550W/m^2)・乾燥(20%)-無加熱・湿潤(65%)の気象条件を種々の周期(4日、2日、1日)で与えて蒸発実験を行った。湿潤段階では、砂層に大気水蒸気が比較的深く(5cm〜10cm)まで侵入し、水分の凝結が現れた。乾燥段階では、砂層表面下5cm付近で蒸発域が見られ、時間と共に降下した。蒸発(ソースは湿潤段階での凝結水)によって生じた水蒸気は、最初、大気側に多く輸送され、残部は下方(〜15cm)に運ばれ凝結していたが、時間と共に上下方向の水蒸気フラックスは同程度の大きさとなる。その際、蒸発域は下方に移動するが、その程度は気象変動周期が長いほど大きい。湿潤・乾燥段階でのこれらの変化は周期的になされるが、いずれの周期条件でも、サイクルを重ねるに従って、砂層は平均的に湿潤過程をたどった。またその際、10数サイクル程度の気象変化では、サイクル数による塩類集積に対する促進の効果は認められなかった。
半乾燥地(西オーストラリア)で観測された地中水蒸気データの解析により、実験と同様、夜間での水蒸気凝結-昼間での土壌水蒸発が認められたが、下方に地下水面が存在したことにより、蒸発のソースは大気水蒸気の凝結水以外に、下方からの土壌水の輸送も重要となることが分かった。また、上記の砂丘での気象データを境界条件として水・熱・化学物質の移動に関する数値計算を行った結果、夜間冷却に伴う凝結によって、地面の比較的浅い領域で、小さいながらも塩分の下方への輸送が見られた。