共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 南半球陸域における凍土環境変動観測機器の開発
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 海洋研究開発機構
研究代表者／職名 主任研究員
研究代表者／氏名 斉藤和之

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 福井幸太郎 財団法人立山カルデラ砂防博物館 主任学芸員

2

 森淳子 工学気象研究所（株） 副部長

3

 松元高峰 新潟大学 特任准教授

4

 曽根敏雄 NPO 氷河・雪氷圏環境研究舎 理事

5

 白岩孝行 北大低温研

6

 森章一 北大低温研

研究目的 寒冷圏陸域表層環境を構成する積雪や凍土の分布や変動は、現地の自然・社会環境のみでなく、地球規模の気候変化の影響や応答を把握するために重要な要素である。本研究は、南半球寒冷圏における現在及び過去の陸域表層環境を解析し、また広域気候変動との相互作用を理解することを最終目的とする。現地観測機会が制限されるため、基礎となる現地観測の継続やデータの正確・適切な取得が重要となる。当共同研究は、南極半島の地表面付近に特徴的な日内で0℃付近の凍結・融解を繰り返す温度振動やソリフラクション（凍結・融解に伴う土砂移動）動態の実測と理解を目指し、現地環境特性に合った観測機器の開発・改良と動作検証を目的とする。
図1. 異なる土質・土壌水分量に対する熱物性値（左：熱伝導率，右：熱容量）の0℃付近での温度依存性　図2. 熱物性値解析に用いた土壌サンプルの粒径加算曲線．　
研究内容・成果 令和5年度は、以下の機器について開発・改良と動作検証を行った。
1．日内凍結・融解現象の熱・水動態把握を目的に、土壌層熱物性を熱物性計で現地計測する際に、0℃以下では潜熱効果を含んだ見かけの熱物性が計算される。シルト質・砂質・砂利質の異なる粒径の土壌サンプルを用いて3種類のケースを用意した。これらを飽和度0~60%の範囲で土壌水分を変化させて-10~+10℃環境下で熱物性値測定を行った（図1）。低温室の利用および実験装置の準備については技術部の全面的協力を得た。また，現地観測およびサンプル分析時の連携性を確保するため、三重大学生物資源学部の施設を借りて土壌粒径成分解析を行った（図2）。これらの情報をもとに温度-土質-土壌水分マトリックスに対する熱物性値・潜熱のLook-upテーブルを作成した。
2. 斜面ソリフラクション動態の把握のために、ラズパイを用いたGPSロガーをタイマーでコントロールし日々の位置変化をさぐる装置を作成しGPSにより垂直・水平2方向の動きを解像する方法を開発した。
しかし設置予定地に熊が出没したため、現地観測には至らなかった。
3. 携帯性フィールド用凍土ボーリング装置を改良した。採取した凍土サンプルをコアバレルから取り出す際に、切粉が詰まってサンプルの取り出しが容易でない場合がある。作業時間を短縮するため、専用の器具を作成して、作業効率を図った。10月に立山で試運転をする予定であったが、降雪時期が予想より早くその機会を得られなかった。
また、従来の研究課題である南極半島域（低温研とアルゼンチン南極研究所との共同研究）について、研究代表者（斉藤）が1月初旬より現地に赴いて観測を行い、地温等観測データを取得・回収するとともに機器維持作業を行った。また取得した地温・気温データについて初期的解析を行った。南緯50度以北の地域循環場変動解析、南米陸域気象・地形データおよび論文インベントリの作成は最小限の進捗であった。
12月後半に進捗状況確認と課題確認の全員会合を低温研にて行った。
図1. 異なる土質・土壌水分量に対する熱物性値（左：熱伝導率，右：熱容量）の0℃付近での温度依存性　図2. 熱物性値解析に用いた土壌サンプルの粒径加算曲線．　
成果となる論文・学会発表等 該当なし