革新的な森林水循環モデルの開発・展開による水源涵養機能の機構論的解明

本研究の目的は、森林の水循環を高精度に再現可能な物理モデルの開発と、森林の水源涵養機能の科学的・定量的評価である。その達成のため、(A) モデル開発とコーディング、(B) 複数流域への適用とモデル有効性の検証、(C) モデルによる数値実験 を行う。(A)開発モデルBLADEの基礎性能向上のため、モデル構造を改良しコーディングを行なった。特に、基岩浸透モデルの精緻化、土壌での側方浸透モデルの精緻化、土壌での鉛直浸透過程の表現法の変更を行なった。改良モデルを大洞沢流域に適用し改良前のモデルと比較した結果、水文データ（流量、基岩地下水位）の再現精度が向上した。さらに、大規模計算に向け、使用する数値解法を改善することでモデルの計算時間を1.5倍以上短縮することができた。(B)大洞沢流域の他に、千葉県袋山沢流域と栃木県唐沢山流域へのモデル適用と関連する課題の検証を予定している。袋山沢流域では、モデルの入力・出力となる気象・水文データの取得・整備を行なった。唐沢山流域では、モデルの入力となる土層厚分布を取得するため簡易貫入試験と位置測量を行ない、必要なデータを取得できた。(C)基岩内部での地下水移動が森林流域での流出形成に重大な影響を及ぼすことが観測研究により明らかにされてきたことを受けて、基岩地下水の考慮が分布型の水循環物理モデルの挙動に及ぼす影響を明らかにするため数値実験を行なった。土壌と基岩での水移動を明示的に扱うBLADEの特性を活かし、基岩地下水を考慮する場合と考慮しない場合のそれぞれのモデルを大洞沢流域に適用しマルコフ連鎖モンテカルロ法を実施した。その結果、基岩を考慮したモデルの方が観測流量の再現精度が高かった。さらにベイズ推論によりモデルパラメータの不確実性を推定した結果、基岩考慮の有無で土壌の物理パラメータの推定事後分布に差が見られた。

本研究の目的は、森林の水循環を高精度に再現可能な物理モデルの開発と、森林の水源涵養機能の科学的・定量的評価である。その達成のため、(A) モデル開発とコーディング、(B) 複数流域への適用とモデル有効性の検証、(C) モデルによる数値実験 を行う。(A)開発モデルBLADEの基礎性能向上のため、モデル構造を改良しコーディングを行なった。特に、基岩浸透モデルの精緻化、土壌での側方浸透モデルの精緻化、土壌での鉛直浸透過程の表現法の変更を行なった。改良モデルを大洞沢流域に適用し改良前のモデルと比較した結果、水文データ（流量、基岩地下水位）の再現精度が向上した。さらに、大規模計算に向け、使用する数値解法を改善することでモデルの計算時間を1.5倍以上短縮することができた。(B)大洞沢流域の他に、千葉県袋山沢流域と栃木県唐沢山流域へのモデル適用と関連する課題の検証を予定している。袋山沢流域では、モデルの入力・出力となる気象・水文データの取得・整備を行なった。唐沢山流域では、モデルの入力となる土層厚分布を取得するため簡易貫入試験と位置測量を行ない、必要なデータを取得できた。(C)基岩内部での地下水移動が森林流域での流出形成に重大な影響を及ぼすことが観測研究により明らかにされてきたことを受けて、基岩地下水の考慮が分布型の水循環物理モデルの挙動に及ぼす影響を明らかにするため数値実験を行なった。土壌と基岩での水移動を明示的に扱うBLADEの特性を活かし、基岩地下水を考慮する場合と考慮しない場合のそれぞれのモデルを大洞沢流域に適用しマルコフ連鎖モンテカルロ法を実施した。その結果、基岩を考慮したモデルの方が観測流量の再現精度が高かった。さらにベイズ推論によりモデルパラメータの不確実性を推定した結果、基岩考慮の有無で土壌の物理パラメータの推定事後分布に差が見られた。