極端な降雨時に森林で何が起きているのか？—豪雨時の遮断蒸発機構の解明—

1.共同研究機関

2.研究期間

2022～2025年度 JSPS科研費

3.責任者

飯田 真一（北海道支所）

4.研究の背景

森林に降った雨の一部は葉や枝、幹に付着し、地面に到達せずに大気に戻ります。この現象は遮断蒸発と呼ばれ、降ってきた雨の2～3割にも相当することが知られています。豪雨時に生じる遮断蒸発は地面まで届く雨水を減少させることで減災の効果を持つ可能性があるため、豪雨時の遮断蒸発に関する詳しい検討が必要です。しかし、このような視点からの研究例は限られています。その理由として、降雨時や雨が止んだ直後は湿度が高く、日射も少ないために蒸発は生じにくいにも関わらず、これほど多量の遮断蒸発がどのように生じているのか、そのメカニズムが未解明であることが挙げられます。

5.研究の目的

現存する様々な手法、例えば雨滴計や加速度計等を駆使して豪雨時の遮断現象を計測し、そのメカニズムを検討することを目的としています。豪雨時の遮断現象を詳細に把握することで、その減災に対する効果を理解することにつながるものと考えられます。豪雨時の遮断の実態に迫るために、日本国内のスギ林のほか、より強い雨が観測されるカンボジアの熱帯季節林も対象としています。

6.研究内容

森林に降ってくる雨（林外雨）から森林の中で計測される雨（樹冠通過雨）と樹木の表面を伝って流れる雨水（樹幹流）の量を差し引いた残りが遮断蒸発となります。林外雨、樹冠通過雨、樹幹流を1時間毎の高時間分可能で高精度に計測し、遮断の動態を明らかにします。また、樹木の揺れ方を加速度計で計測し、樹木の質量によって樹木の揺動が変化することを利用して、降雨中の樹木の質量の変化、すなわち樹木にどの程度の雨水が付着しているのかを検討します。このほか、森林内に降ってくる雨粒の直径を雨滴計で実測し、葉や枝に付着してから再び滴り落ちた雨滴の割合を把握する等、多面的な計測に基づいて遮断のメカニズムを検討します。

7.研究論文

飯田真一、清水貴範、玉井幸治、壁谷直記、清水晃、荒木誠、大貫靖浩、伊藤江利子、田中憲蔵、鳥山淳平、久保田多余子、山中勤、Sophal Chann、Delphis F. Levia（2022）：カンボジア熱帯季節林地帯の落葉林における蒸発散過程：上層木および下層植生による水循環への寄与の解明に向けて. 日本水文科学会誌, 52, 65-72.

（学会発表）

IIDA Shin'ichi、NANKO Kazuki、Delphis F. Levia、SHIMIZU Takanori、IWAGAMI Sho、ODA Tomoki、MIYAZAWA Yoshiyuki、KAGAWA Akira、KUBOTA Tayoko、MOMIYAMA Hiroki、YOKOO Yoshiyuki(2024) Canopy interception dynamics during rainfall events revealed by multi-sensor data, American Geophysical Union Fall Meeting 2024(AGU24)、H331-1039.

飯田真一、南光一樹、Delphis F. Levia、清水貴範、岩上翔、小田智基、宮沢良行、香川聡、久保田多余子、籾山寛樹、横尾善之(2025）多面的計測によるスギ林分の遮断動態の評価 , 日本森林学会大会学術講演集、136、PJ-52.

南光一樹、飯田真一、Delphis F. Levia、清水貴範、岩上翔、小田智基（2025）加速度計による樹木振動データを用いた樹木への付着水分量推定の試み, 日本森林学会大会学術講演集、136、J-14.

 

図1：57m高の観測タワーの中腹、高度24mでの林外雨の計測

図2：樹冠通過雨の計測。円形の受水部で雨を集める。

図3：樹幹流と樹木の揺れの計測。青いマットで樹幹流を集水する。写真上方の加速度計（四角形型のセンサー）で樹木の揺動を計測する。