３，１ｍ深地温分布　③

３－３　気温と地温と熱流量　
（１）目的
前項では、１ｍ深地温の日変化について研究した。
　その結果、地温の日変化は全く観測されなかった。では、日射により地表で得られた熱はどの程度地下に流れていき、どのくらいの深さまで影響するのであろうか。
ここでは、地表付近の熱の流れ、熱流量について研究する。
（２）仮説の設定
地表で得られた熱は、確実に地下にも伝えられと考えられる。地下に伝えられる熱は、土壌や岩石中を伝導によってゆっくり伝えられると思われる。
　地中の浅い位置であれば、日中は地表から地下へ熱流が見られ、逆に夜間は地下から地表への熱流が観測されると考えられる。最もこれは、夜間に地表面温度が地下のある深さの地温よりも低下する場合である。
　このように、地表近くの浅い部分では熱流の日変化が生じると考えられる。
（３）方法
地中の熱流を測定するために、今回は熱流センサーを用いる。
　熱流センサーとは、多数の熱電対をつないだ構造のセンサーで、熱流量が電圧に変換され、電圧を測定することにより熱流量を測定することができるセンサーのことである。
　今回用いた熱流センサーは、英弘精機（株）社のＭＦ－８１（センサー感度：０．０２３４ｍＶ／Ｗ・ｍ－２　：熱流量が０．０２３４Ｗ／ｍ２　のとき、測定される電圧が１ｍＶということ。）で、これを（株）ティアンドディのボルテージレコーダＶＲ－７１（最小１ｍＶまで測定可）に接続し、測定を行う。
　この熱流センサーを地下５０ｃｍに埋設し、数日間熱流量の変化を調べる。同時に、地温と気温も記録温度計を用いて連続観測する。　
（４）検証
測定期間は、９月１日正午より９月６日の正午の５日間であった。
　測定場所として、学校近くのＮｏ２孔を設置している広瀬さんの畑をお借りし、熱流センサーを埋設し記録した。また、気温は同じ畑の敷地内の農作業小屋軒下で行い、地温はＮｏ２孔で行った。
　測定の結果を表３－３－１に示す。
　また、それらをグラフ化したものを図３－３－１に示す。ここで、グラフの都合上、熱流量の単位は１００倍している。
　このグラフを見て気がつくことは、１ｍ深地温は、やはりほとんど変化していないことがわかる。強いて言えば、５日間でほんのわずかずつ上昇しているが、誤差の範囲の可能性もあり、よく分からないところである。
　さて、５０ｃｍにおける熱流量変化であるが、これは特徴的な結果が現れた。
　この５日間の観測で、熱流量はほとんどゼロＷ／ｍ２ であることが分かった。
　しかし、グラフをよく見ると、所々集中して熱流量に変化が現れる時間帯があることがわかる。すなわち、気温の低下する夜間に、熱流量の値が＋０．０２３４Ｗ／ｍ２　を示していることが多く、日中、特に気温の上昇していく午前中に－０．０２３４Ｗ／ｍ２　を示すことが多いように見られる。
　この熱流量のプラスの値は、地表方向から地下に向かって熱が流れたことを示し、マイナスの値は、地下から地表に向かって熱が流れたことを示している。特にこの傾向ははじめの３日間に良く現れていて、気温の日変化とほぼ１２時間ずれた日変化をしているように見られる。
　この変化は、日中地表で受けた熱が、ほぼ１２時間かけて地下５０ｃｍに達したと考えると説明できる。本当にそうなのであろうか。
　ここで、そのことを裏付けていると思われる資料がある。（図３－３－２）
　これは南部川村西本庄パイロット事業で測定された、裸地・敷き草における気温・地温変化で、気温と５ｃｍ深地温、２０ｃｍ深地温を連続観測した記録である。
　このグラフを見ると２０ｃｍ深地温は地表温度におよそ５時間遅れて変化する様子がうかがえる。この傾向が５０ｃｍまで適応できると仮定すると、単純に計算して１２．５時間の遅れになり、今回の結果とほぼ同じになることが分かる。
　以上の結果から、５０ｃｍ深の熱流量は、気温や地表面温度とほぼ半日ずれた日変化をしていることが確かめられ、仮説が成り立つことが分かった。
（５）まとめ
５）まとめ
　今回の実験によって、温度計では十分捉えることのできなかった１ｍより浅い地表付近の熱の流れが明らかになり、地表付近の地温は、少なからず地表面温度に影響されていることが明らかになった。
　前項の研究では、１ｍ深の地温には日変化は観測されなかったが、おそらく長期的に見れば地表からの熱流量に影響されていることが予想される。　　　
　さて次章では、さらに地下深部における地温や熱流量について研究していく。


表３－３－１　気温・地温・熱流量

日時 気温 地温 電圧V 電圧ｍＶ 熱流量(㍗/平方㍍） 熱流量*100（㍗／平方㍍）
2002/9/1 12:00 31.4 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 12:30 29.7 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 13:00 30.1 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 13:30 30.5 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 14:00 31 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 14:30 30.7 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 15:00 30.4 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 15:30 30.8 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 16:00 30.9 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 16:30 30.2 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 17:00 29.6 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 17:30 28.6 20.3 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 18:00 27.8 20.3 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/1 18:30 26.5 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 19:00 25.1 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/1 19:30 24.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 20:00 24.2 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 20:30 23.9 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 21:00 23.6 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 21:30 23.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 22:00 22.9 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/1 22:30 22.6 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/1 23:00 22.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/1 23:30 21.9 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 0:00 21.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 0:30 21.6 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 1:00 21.5 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 1:30 21.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 2:00 21.1 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 2:30 20.9 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 3:00 20.7 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 3:30 20.3 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 4:00 20.1 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 4:30 19.8 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 5:00 19.7 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 5:30 19.2 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 6:00 19.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 6:30 18.8 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 7:00 18.7 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 7:30 19.1 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 8:00 19.7 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 8:30 20.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 9:00 22.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 9:30 23.7 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 10:00 24.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 10:30 25.7 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 11:00 26.4 20.4 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/2 11:30 27.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 12:00 28 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 12:30 29 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 13:00 30.1 20.4 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/2 13:30 30.5 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 14:00 30.9 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 14:30 31.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 15:00 31.4 20.4 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/2 15:30 31.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 16:00 31.6 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 16:30 31.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 17:00 30.6 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 17:30 29.1 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 18:00 27.2 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 18:30 25.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 19:00 24.9 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 19:30 24.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 20:00 23.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 20:30 22.9 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 21:00 22.4 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 21:30 22.3 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 22:00 21.9 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/2 22:30 22 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 23:00 21.7 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/2 23:30 20.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 0:00 20.8 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 0:30 20.5 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 1:00 20.3 20.4 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 1:30 20 20.4 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 2:00 20 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 2:30 19.7 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 3:00 20 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 3:30 20.1 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 4:00 20.2 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 4:30 20.1 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 5:00 19.9 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 5:30 19.4 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 6:00 19.4 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 6:30 19.5 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 7:00 19.5 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 7:30 19.9 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 8:00 20.3 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 8:30 21 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 9:00 21.9 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 9:30 22.9 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 10:00 23.8 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 10:30 25 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 11:00 26.2 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 11:30 27 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/3 12:00 28.1 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/3 12:30 28.8 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/3 13:00 29.6 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/3 13:30 30.2 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/3 14:00 31.2 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 14:30 31.6 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 15:00 31.8 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 15:30 31.2 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 16:00 31.4 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 16:30 31.1 20.5 0 0 0.0000000 0
気温・地温・熱流量
日時 気温 地温 電圧V 電圧ｍＶ 熱流量(㍗/平方㍍） 熱流量*100（㍗／平方㍍）
2002/9/3 17:00 30.5 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 17:30 29.1 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 18:00 28.2 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 18:30 26.7 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 19:00 25.7 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 19:30 25 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 20:00 24.8 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 20:30 24.6 20.5 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 21:00 24.5 20.6 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/3 21:30 24.3 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 22:00 24.3 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 22:30 24.1 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 23:00 23.6 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/3 23:30 23.2 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 0:00 23.2 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 0:30 22.9 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 1:00 22.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 1:30 22.4 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 2:00 22.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 2:30 22.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 3:00 22.4 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 3:30 22.1 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 4:00 21.8 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 4:30 21.8 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 5:00 21.8 20.6 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/4 5:30 21.7 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 6:00 21.8 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 6:30 22 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 7:00 22.4 20.6 0.001 1 0.0234000 2.34
2002/9/4 7:30 22.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 8:00 22.9 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 8:30 23.4 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 9:00 24 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 9:30 24.9 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 10:00 25.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 10:30 26.6 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 11:00 27.7 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 11:30 28.1 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 12:00 29 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 12:30 29.6 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/4 13:00 30.5 20.5 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 13:30 30.9 20.5 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/4 14:00 31.8 20.6 -0.001 -1 -0.0234000 -2.34
2002/9/4 14:30 30.4 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 15:00 28.1 20.6 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 15:30 26.6 20.7 0 0 0.0000000 0
2002/9/4 16:00 25.7 20.6 0 0 0.0000000 0
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