森林の林冠ギャップ空間分布の統計物理的研究

森林冠层间隙空间分布的统计物理研究

• 批准号: 10874057
• 负责人: 香取 眞理
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10874057/
• 关键词: 森林動態; 林冠ギャップ; イジングモデル; パーコレーション; 相関等式; 森林火災; フレンドリーウォーク; 濡れ転移; 自己組織化臨界現象; べき乗則; 林冠ギャップサイズ分布; 相変異; 大発生

1.森林総研の田中浩氏から提供していただいた小川森林保護区の航空写真による実測データに対して,我々が開発したイジングモデルによる解析方法を適用した.その際,パラメータを決定する新しい方法として,熱平衡状態で成立する相関等式を用いる方法を考案した.実際にこの方法を小川森林保護区の実測データの解析に応用すると,これまでのモンテカルロ法による方法ではパラメータを決定できなかった1991年のデータに対しても,パラメータを決定することが出来た.2.小川森林保護区の実測データでは,林冠ギャップの有無という2値のデータだけではなく,各サイトでの樹林の最高値が与えられている.このため,林冠ギャップと林冠とを分けるしきい値を変えた場合に,林冠ギャップ・クラスターの統計性がどのように変わるかを調べることも可能である.従来のモンテカルロ法によるパラメータ探索では,しきい値を変えるごとにモンテカルロ・シミュレーションを行わなければならなかったため,系統的なデータ解析は困難であった.しかし今回,熱平衡相関等式を用いる方法が出来たので,しきい値を変えて系統的に調べることが出来た.結果として,しきい値の選び方に依らず,決定されたパラメータはどれもイジングモデルの臨界値に近いものであった.3.森林動態に対する別の数理モデルとして,ある種の森林火災のパーコレーションモデルを提案し,計算機シミュレーションを行なった.そして,森林モデルで臨界性が実現される極限として知られているDrossel-Schwabl極限について考察した.4.有効グラフ上のパーコレーションの問題は,森林動態や伝染病伝播の問題の基礎モデルを作る上で重要である.この問題に対して,Arrowsmith-Essam公式と呼ばれるグラフ展開を拡張することが出来た.それにより,いわゆるフレンドリー・ウォークと呼ばれる相互作用する粒子系の統計力学を構成し,この系は高分子や,多成分流体系の「濡れ転移」のモデルと関連深いことを示した.

1. The forest 総 research の hiroshi tanaka's か ら provide し て い た だ い た ogawa forest reserve の air photo に よ る be measured デ ー タ に し seaborne て, I 々 が open 発 し た イ ジ ン グ モ デ ル に よ る parsing methods を applicable し た. そ の interstate, パ ラ メ ー タ を decided す る new し い method と し て, thermal equilibrium state founded で す る phase を masato equation using い る method を test case Youdaoplaceholder0 た. Be interstate に こ の way を ogawa forest reserve の be measured デ ー タ の parsing に 応 with す る と, こ れ ま で の モ ン テ カ ル ロ method に よ る method で は パ ラ メ ー タ を decided で き な か っ た 1991 の デ ー タ に し seaborne て も, パ ラ メ ー タ を decided す る こ と が た. 2. Ogawa forest reserve の be measured デ ー タ で は, canopy ギ ャ ッ プ の presence of と い う 2 nt の デ ー タ だ け で は な く, each サ イ ト で の woods の numerical が with highest え ら れ て い る. こ の た め, canopy ギ ャ ッ プ と canopy と を points け る し き い numerical を - え に た situations, canopy ギ ャ ッ プ · ク ラ ス タ ー の statistical が ど の よ う に - わ る か を It is possible that べる と と と である. 従 to の モ ン テ カ ル ロ method に よ る パ ラ メ ー タ explore で は, し き い numerical を - え る ご と に モ ン テ カ ル ロ · シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line わ な け れ ば な ら な か っ た た め, system of な デ ー タ parsing は difficult で あ っ た. し か し today back, thermal equilibrium phase を masato equation using い る method が out た の で, し き い numerical を - え て に system Call べる とが out of た. Results と し て, し き い numerical の choose に び party in accordance with the ら ず, decided to さ れ た パ ラ メ ー タ は ど れ も イ ジ ン グ モ デ ル の critical numerical に nearly い も の で あ っ た. 3. Forest dynamic に す seaborne る don't の mathematical モ デ ル と し て, あ る kinds of forest fire の の パ ー コ レ ー シ ョ ン モ デ ル を proposal し, computer シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な っ た. そ し て, forest モ デ ル で criticality が be presently さ れ る limit と し て know ら れ て い る Drossel - Schwabl limit に つ い て investigation し た. 4. Have sharper グ ラ フ on の パ ー コ レ ー シ ョ ン は の problem, forest dynamic や 伝 infected 伝 sowing の problems の モ デ ル を made important で で る あ る. こ の problem に し seaborne て, Arrowsmith formula Essam と shout ば れ る グ ラ フ expand を company, zhang す る こ と が た. そ れ に よ り, い わ ゆ る フ レ ン ド リ ー · ウ ォ ー ク と shout ば れ る interaction す る particles is の statistical mechanics を constitute し こ の は polymer や, more into shunt system の "speech &drama れ planning shift" の モ デ ル と masato even deep い こ と を shown し た.

项目成果

T.Tsuchiya and M.Katori: "Exact Results for the Directed Abelian Sandpile Models" Journal of Physics A : Mathematical and General. 32(印刷中). (1999)

T.Tsuchiya 和 M.Katori：“定向阿贝尔沙堆模型的精确结果”《物理学杂志 A：数学与一般》（出版中）。

N.Konno and M.Katori: "Extension of the Arrowsmith-Essam Formula to the Domany-Kinzel Model"Journal of Statistical Physics. 101・3/4. 747-774 (2000)

N.Konno 和 M.Katori：“Arrowsmith-Essam 公式到 Domany-Kinzel 模型的扩展”统计物理学杂志 101・3/4 (2000)。

S.Kizaki and M.Katori: "Analysis of Canopy-Gap Structures of Forests by Ising-Gibbs States"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 2553-2560 (1999)

S.Kizaki 和 M.Katori：“伊辛-吉布斯态森林冠层间隙结构分析”日本物理学会杂志。

香取眞理: "非平衡統計力学" 裳華房(東京), 142 (1999)

Mari Katori：“非平衡统计力学” Shokabo（东京），142（1999）