降水計測・森林降雨分配・雨滴物理
雨は、どこに、どのような滴として降り、樹冠を通ることでどう変わるのか。
山地を含む降水の時間・空間分布と、雨滴の大きさ、速度、衝撃を測ります。さらに、葉や枝への付着、飛沫、分裂、合流、樹幹流、蒸発を通じた森林内の雨水再配分を、一滴から森林スケールまでつなげて理解します。
主な対象：降水量、雨滴、樹冠遮断、樹冠通過雨、樹幹流、枝葉の濡れ
研究内容
植生 × 気象 × センシング
樹木の「濡れ」と
「揺れ」を科学する
雨や風に対する植物の応答を測り、森林の水循環、樹木の力学的安定性、土壌保全、防災機能へつなげます。
PEDALは、降水計測・森林降雨分配・雨滴物理と、植物バイオメカニクス・樹木力学を二つの研究軸とする研究室です。そこから土壌侵食・山地斜面へ研究を展開し、独自の環境センシングと測器開発によって、これまで捉えにくかった現象を明らかにします。
PEDALの研究体系
二つの研究軸から地表・斜面へ展開し、その全体を独自の計測技術が支えます。
中核となる二つの研究軸
植物バイオメカニクス・樹木力学
樹木は雨、風、雪を受けてどう変形し、揺れ、外力に適応するのか。
枝や幹のしなり、樹木の揺れ、力学特性を測定し、三次元樹形に基づく数値解析と結び付けます。雨水付着量の推定から、樹木の耐風性、防風林・海岸防災林の機能評価までを扱います。
主な対象：しなり、たわみ、樹木振動、力学特性、三次元樹形、耐風性
土壌侵食・地表面プロセス
樹冠を通過した雨は、林床と斜面をどのように変えるのか。
雨滴衝撃、林床被覆、表面流、土砂移動、土壌水分、斜面変位を連続したプロセスとして捉えます。RDとPBで得た知見を、森林の土壌保全機能や地すべり防災へ展開します。
環境センシング・測器開発
既製品では測れない現象に対して、センサ、マイコン、IoT、GNSS、3Dプリンタ、画像・点群解析を組み合わせ、測定方法と観測機器そのものを開発します。測器開発はRD・PB・LPすべてを支え、新しい問いを検証可能にする研究活動です。
現在取り組んでいる研究
研究室として特に研究資源を投入している重点プロジェクトと、そこから広がる研究テーマを紹介します。
現在の重点プロジェクト
RDES
山地の雨と雪を多点で捉える
可搬型レーダー雨量計による山地降水観測
小型で持ち運びやすい可搬型レーダー雨量計を開発し、国内各地へ多点展開します。既存雨量計との比較、電源・通信の改良、品質管理と可視化を通じて、地形や風で変化する山地降水を高密度に捉えます。
RDLPES
雨の「強さ」を衝撃から測る
加速度式雨滴衝撃計の開発と多点観測
雨滴衝突時の振動を捉える小型センサを開発し、森林内外や人工降雨施設へ多点配置します。雨を水量だけでなく衝撃・エネルギーとして測り、土壌侵食評価や設備・緑地管理へ応用します。
RDPB
熱帯樹木の水はけの良さを調べる
枝葉における雨水の貯留・保持・排水
葉と枝を含むシュート全体への散水実験と熱帯林での調査を組み合わせます。枝葉の形、力学特性、撥水性が排水機能へ与える影響と、水はけの良さが病害回避や生存戦略に果たす役割を検証します。
LPES
地すべりの小さな動きを高密度に捉える
IoT–GNSSと土壌水分センサによるリアルタイム観測
小型観測機器を斜面へ多数配置し、変位と土壌水分をリアルタイムに測定します。降雨に応答して地すべりがいつ、どこから、どう動くかを明らかにし、予期しない斜面変動を減らす観測基盤へつなげます。
Research breadth
研究テーマの広がり
重点プロジェクト以外にも、異なる空間スケールと研究軸をつなぐ研究を進めています。
RD
一滴の雨から樹冠内の水の動きを調べる
枝葉への水滴衝突を高速度撮影し、付着、飛沫、移動、再滴下の過程を調べます。
RD
樹冠で生まれた雨滴を林床まで追跡する
森林内で高さ別に雨滴を測り、再衝突、分裂、合流、風、蒸発による変化を追います。
RDPB
豪雨時に樹木が蓄える雨水を測る
雨水付着による質量変化と樹木の揺れを結び付け、樹木貯水量の時間変化を推定します。
RDLP
森林内の雨滴と土壌侵食を同時に測る
雨滴、衝撃、表面流、流出土砂を同時観測し、樹冠と林床が侵食を制御する過程を明らかにします。
PBES
樹木の形と揺れを多点で測る
多点IMUとLiDARによる三次元樹形を統合し、実際の樹形を反映した振動解析を進めます。
PB
海岸防災林の防風機能をデジタルに再現する
海岸林の三次元構造と風観測・シミュレーションを結び付け、防風機能と管理の関係を調べます。
PEDALの研究の進め方
現場で起きる現象を起点に、実験、測器開発、解析を往復しながら、その仕組みを説明します。
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01
野外で測る
森林、山地斜面、海岸防災林などで、発生時刻を選べない雨や風、斜面変動を長期・多地点で捉えます。
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02
室内で確かめる
降雨、水滴、枝葉の姿勢、風速などを制御し、散水、高速度撮影、重量測定、力学試験から原因を調べます。
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03
必要な測器をつくる
研究対象に合わせて、測器の構造、電子回路、記録、通信、解析までを一体的に設計します。
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04
データとモデルで説明する
時系列、画像、動画、空間データ、三次元点群を、統計解析、物理モデル、機械学習、シミュレーションで読み解きます。
森林水文学、植物生理学、植物バイオメカニクス、土壌侵食、砂防、気象、工学、情報科学などの専門家と連携し、基礎現象の解明から観測技術の実用化、森林管理・防災への応用までをつなぎます。
Publications & outputs
研究成果・実績
研究の背景、方法、成果の詳細は、査読論文、学会発表、アウトリーチ活動の一覧から確認できます。