森林群落内部における熱・ＣＯ2輸送過程の解明

• 課題番号: 2001001057
• 研究機関名: 独立行政法人森林総合研究所
• 研究分担: 森林総合研究所 気象環境研究領域 気象研究室; 森林総合研究所 気象環境研究領域 気象害・防災林研究室; 森林総合研究所 北海道支所 寒地環境保全Ｇ
• 研究期間: 新規2001～2005
• 年度: 2001
• 摘要: １．当年度の研究目的 森林群落内外における，水蒸気や二酸化炭素など受動的スカラー量の輸送・拡散を詳細に再現することのできる乱流モデル（Large eddy simulation model; LES）を開発する。また、森林群落内部の微気象観測、林床面と積雪面におけるＣＯ2フラックス測定を行い、プロセス解明に着手する。 ２．当年度の試験研究方法 １）モデルのベースとなる熱源のないLESモデルを作成し，モデルによる乱渦の再現性を定性的に解析する． ２）埼玉県川越市にある落葉広葉樹林内において，林床面CO2フラックスの連続測定を行い，自動開閉型チャンバを長期連続測定に用いる有効性について検討する． ３）積雪期に地表面（積雪下）のCO2濃度を連続的に観測して濃度変動要因を検討する． ３．当年度の研究成果 １）森林群落内外における４次元の乱流データが再現できる乱流数値モデル(LESモデル，熱源無し）を開発した．LESモデルによって計算された鉛直風速とスカラー濃度の瞬間値の分布は，群落上端付近に上昇流と下降流のペアからなる渦構造が形成される点や，スカラー濃度の勾配が大きな層が形成されている点など，野外観測や風洞実験などで見られる特徴を良く再現した．このモデルは群落の各種フラックスの形成過程や乱流構造の詳細な解析に利用可能である。 ２）林床面CO2フラックス測定に自動開閉型チャンバを用いた場合の問題点と有効性について検討した結果，チャンバへの空気循環の影響は無視でき，チャンバ下の地温はチャンバ外の温度環境に近いと見なせ，降雨中の測定や長期連続の日変化測定が可能であることが分かった．この測定法の適用は、林床面ＣＯ2フラックスの長期連続測定を可能にし、群落内の炭素収支研究の精度向上に寄与する。 ３）積雪期における地表面（積雪下）のCO2濃度の連続観測の結果，地表面のCO2濃度変動は積雪深と強い相関が見られ，積雪深変化の影響を除いた濃度変動は気温と相関が見られた．
• カテゴリ: カラー 輸送