土壌水分と気象要素を計算条件とした裸地面の熱収支モデル
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要約
裸地圃場において表層土壌水分,熱収支および気象要素の同時観測を行い,この観測データに基づいて,土壌水分と気象要素が裸地面熱収支に及ぼす影響を定量的に評価できる熱収支モデルを開発した。
- 担当:北海道農業試験場・農村計画部・農地農業施設研究室
- 連絡先:011-857-9233
- 部会名:農村計画(農業物理)
- 専門:農地整備
- 対象:農業工学
- 分類:研究
背景・ねらい
北海道は寒冷でしかも春～夏季に寡雨となる気候下にあるため,土壌の水分・温度環境が作物の生育の大きな制限要因となっている。この土壌の水分・温度環境を把握するには,これを規定している地表面での熱収支の実態を把握する必要がある。特に裸地面での熱収支は,土壌水分と気象要素の両者を因子として複雑にかつ大きく変化しており,それらの関係を定量的に把握する必要がある。そこで,観測データに基づいて,土壌水分と気象要素が裸地面熱収支に及ぼす影響を定量的に評価できる熱収支モデルを開発した。
成果の内容・特徴
- ロータリ耕起後の黒色火山性土の裸地圃場(畑)において,表層(深さ0～2cm)の土壌水分,熱収支および気象要素の同時観測を毎朝定時(午前9時)に行い,長期連続データ(図1,1992年5月～8月)を得た。
- この観測データに基づいて,各パラメータが表層2cmの体積含水率,日射量または風速の関数(各関係式は定時の観測データから決定)で表された簡単な熱収支モデル(図2)を開発した。この熱収支モデルに,午前9時に生じうる任意の土壌水分と気象要素(日射量,気温,比湿および風速)の値を計算条件として与えれば,その条件下における熱収支の各項と地表面温度が計算できる。なお地表面温度の推定誤差は1.2°Cであった。
- 一例として図3に,熱収支モデルに5月中旬～6月中旬の午前9時における晴天時の平均的な気象要素の値(図3の上枠)を与えて求めた,表層2cmの体積含水率と熱収支の定量的な関係を示した。
成果の活用面・留意点
パラメータの中にその値が時刻に大きく依存するものが含まれているため,他の時刻の熱収支状態を解析するためには,その時刻におけるパラメータの関係式を別途求める必要がある。また,各パラメータの関係式は,土壌の性質等に依存するので,各圃場ごとに定める必要がある。
その他
- 研究課題名:圃場における水と熱の動態に関する研究
- 予算区分:経常
- 研究期間:平成7年度(平成3～7年度)
- 発表論文等:表層土壌水分が裸地面熱収支に与える影響、水文・水資源学会誌、7巻5号、1994(論文奨励賞)
各種の裸地土壌における表層土壌水分量と地表面温度、蒸発量の関係、北海道の気象、47巻、1995