渡辺 力 (ワタナベ ツトム)

低温科学研究所 水・物質循環部門特任教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 理学博士, 東北大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 60353918
ORCID IDResearcher ID
  • D-9846-2012
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 大気境界層
  • 大気陸面相互作用
  • 乱流
  • 数値流体力学
  • LES
  • 格子ボルツマン法
  • 渦相関法
  • 森林
  • 微気象
  • フラックス
  • 熱収支
  • 炭素収支
  • 吹雪
研究分野
  • 環境・農学, 環境動態解析
  • 自然科学一般, 大気水圏科学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2026年04月 - 現在
    北海道大学, 低温科学研究所, 特任教授
  • 2007年 - 2026年03月
    北海道大学 低温科学研究所, Institute of Low Temperature Science, 教授
  • 1993年 - 2007年
    森林総合研究所, 研究員・主任研究員
  • 1991年 - 1992年
    日本学術振興会, 特別研究員
学歴
  • 1986年04月 - 1991年03月, 東北大学, 大学院理学研究科, 地球物理学専攻
  • 1986年03月, 東北大学, 理学部, 地球物理学科
委員歴
  • 2012年07月 - 2020年05月
    日本気象学会, Scientific Online Letters on the Atmosphere 編集委員, 学協会
  • 2007年09月 - 2018年03月
    JapanFlux, 運営委員, 学協会
  • 2007年03月 - 2011年03月
    日本農業気象学会, Journal of Agricultural Meteorology 編集委員, 学協会
  • 2002年06月 - 2006年06月
    日本気象学会, Journal of the Meteorological Society of Japan 編集委員, 学協会
  • 1998年09月 - 2001年09月
    日本農業気象学会, 農業気象編集委員, 学協会

研究活動情報

■ 受賞
  • 2025年05月, 日本農業工学会, 日本農業工学会フェロー
    その他の賞
  • 2024年03月, 日本農業気象学会, 日本農業気象学会賞(学術賞)
    乱流輸送プロセスを中心とした植生-大気間の相互作用に関する理論的な研究
    渡辺力
  • 2014年07月, 日本学術学振興会, 平成25年度特別研究員等審査会専門委員(書面担当)表彰
    渡辺力
  • 2007年09月, 日本農業気象学会, 論文賞
    渦相関法によって生態系呼吸速度を評価する際の問題点-間欠的な乱流状態下での摩擦速度補正について-
    安田幸生;渡辺力;大谷義一;溝口康子
  • 2003年07月, 水文・水資源学会, 学術賞
    LESによる熱収支インバランス問題に対する検討
    渡辺力
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • 低温環境の科学事典
    河村, 公隆, 気温が下がる仕組み
    朝倉書店, 2016年07月, 9784254963922, 1 online resource (xii, 411p, 図版 [8] p), 日本語, [分担執筆]
  • 低温科学便覧
    北海道大学低温科学研究所, 11章 大気と陸面の相互作用
    丸善出版, 2015年10月25日, 4621089641, 383, 日本語, [分担執筆]
  • 北海道の気象と農業
    日本農業気象学会北海道支部, 北海道で一番寒いのはどこか?
    北海道新聞社, 2012年11月, 9784894536739, 382p, 日本語, [分担執筆]
  • 森林立地調査法 改訂版: 森の環境を測る
    森林立地調査法編集委員会, 長波放射と正味放射, 湿度, 森林群落の熱収支
    博友社, 2010年07月01日, 482680217X, 284, 日本語, [分担執筆]
  • 森に学ぶ101のヒント
    日本林業技術協会, タワー周辺禁煙地帯?
    東京書籍, 2002年02月, 4487797411, 225p, 日本語, [分担執筆]
  • 気象利用学
    気象利用研究会, 林地
    森北出版, 1998年11月01日, 4627944713, 222, 日本語, [分担執筆]
  • 水環境の気象学 : 地表面の水収支・熱収支
    近藤, 純正, 9章 植物と大気
    朝倉書店, 1994年04月, 9784254161106, xi, 348p, 日本語, [分担執筆]
■ 講演・口頭発表等
■ 主な担当授業
  • 地球雪氷学実習Ⅱ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 地球雪氷学実習Ⅰ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 大学院共通授業科目(教育プログラム):南極学, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 寒冷圏気象・気候学特論, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 大気環境科学特論, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 地球雪氷学基礎論, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • 水文・水資源学会
  • 日本農業気象学会
  • 日本気象学会
  • American Geophysical Union
  • American Meteorological Society
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • PIV観測と格子ボルツマン解析による安定成層時の植生キャノピー内乱流輸送の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2020年04月 - 2023年03月
    渡辺 力; 下山 宏
    コロナウィルス感染症拡大の影響でPIV観測が実施できなかったため、PIV 観測と合わせて用いる、微気象学的手法の観測システムを立ち上げと、乱流解析の新たな切り口となる圧力変動観測の導入および検証を行った。微気象学的観測システムは、昨年度構築した時間同期システムを組み込むことで、複数の独立した観測データ間の同期を実現した。また、乱流に伴う圧力変動の観測システムを新たに構築した。植生キャノピー層内における圧力変動は様々な要因から観測難度が非常に高いものであるが、構築した観測システムと、時間スケールに着目したフィルター解析により、乱流に起因する圧力変動のデータを取得することが出来た。取得された圧力変動と乱流輸送量の関係を解析した結果、キャノピー下部における運動エネルギー輸送が、キャノピー上端付近の乱流に起因する圧力変動を介して生じる関係が示された。PIV観測と微気象学観測、さらに圧力観測を合わせて用いることで、実測ベースにおける安定成層時の植生キャノピー乱流の実態把握への貢献が期待される。
    一方、非中立条件での植生乱流を再現できる数値モデル構築に向け、昨年度までに開発した、格子ボルツマン法に基づく流れのLESモデルに浮力の効果を取り入れ、不安定もしくは安定な成層条件における植生乱流のシミュレーションが可能なモデルを新たに開発した。また、モデルで再現された流れ場において、野外でのPIV観測を模したトレーサー実験を可能にするため、流れの中に放出された粒子状物質の挙動をラグランジュ的に追跡するモデルのコードを開発した。他分野への応用も兼ねたテストとして、開発したモデルを地吹雪のシミュレーションに適用し、その再現性を確認したところ、質量フラックスの高度分布や高度別の粒径分布の特徴などについて、過去の観測例と整合的な結果を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20K04057
  • 北方森林生態系における大規模撹乱後の植生遷移にともなう炭素動態の変化
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2013年10月21日 - 2017年03月31日
    平野 高司; 高木 健太郎; 梁 乃申; 渡辺 力; 井手 玲子
    撹乱の履歴が異なる北海道の2つの森林(風倒害による大規模撹乱を受けた後に自然更新が進むカラマツ林跡地と皆伐後のカラマツ植林地)において,炭素収支の変化を明らかにすることを目的として,植生遷移の過程,炭素蓄積量,CO2収支などに関する野外観測を行った。台風跡地では,撹乱後7年までは積算NEEが徐々にゼロに近づいたが,それ以降はわずかに正(放出源)のままであった。一方,カラマツ若齢林では,撹乱後7年目から年収支でCO2吸収源に回復した。このような違いは,下層植生と撹乱後に残置された粗大有機物の有無に依存する考えられる。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 25241002
  • 安定接地境界層における乱流水平構造の可視化計測
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2014年04月01日 - 2016年03月31日
    渡辺 力; 下山 宏
    本研究は、PIV法を屋外観測に応用し、これまで観測できなかった、安定接地境界層における小スケールの乱流現象を面的に捉える手法を開発して検証することを主目的として実施した。得られた主な成果は以下の通りである。(1) 屋外の風を可視化するため、広範囲にトレーサ粒子を散布することのできるシーディング装置が開発された。(2) レーザシート面に対して斜め方向から撮影される動画から、透視変換や画像相関によって、微小時間間隔におけるトレーサの移動速度を算出するコードが開発された。(3) 屋外での実証実験により、本研究のPIV観測システムによって、超音波風速計とほぼ同等な乱流計測が行えることが確認された。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 26550002
  • 樹冠動態を考慮した幹形状の形成過程の解明と葉量推定への応用
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2016年03月31日
    隅田 明洋; 宮浦 富保; 渡辺 力; 陳 磊
    20年にわたり詳細に行なわれたヒノキ群落内全樹木の幹形状および樹高等の調査記録から、幹形の形成とともに個体の樹冠がどのように発達するかを解析した。優占個体では樹齢とともに樹冠長が長くなり葉量も増加したが、被圧個体では樹冠の枯れ上がりによって枯死に至るまで葉量が減少した。この樹冠枯れ上がりの長期過程の個体間の違いが幹の形の個体間差の原因となることを解明した。この詳細な調査記録により、幹バイオマス成長速度や群落の葉量(LAI)の年年変動を規定する気象要因を特定することも可能となった。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24580209
  • 酸素安定同位体連続観測と群落多層モデルを用いた森林生態系の呼吸・光合成の分離評価
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2012年 - 2014年
    村山 昌平; 松枝 秀和; 渡辺 力; 坪井 一寛; 石戸谷 重之
    H25年度は、同位体連続観測システムの開発、森林サイト(飛騨高山サイト)における現場観測および群落多層モデルの改良を進めた。同位体連続観測システムについては、光源を耐久性が改良されたレーザに交換したが、その結果、従来のものとレーザの使用温度や射出光の広がり角度等の仕様が大幅に変更になった。そのため、光源部と検出部の温度を精度良く制御するために、両者を分離した構造に改造し、光学セルや光学レンズ等の光学系の変更を行った。飛騨高山サイトでの現場観測に関しては、年間を通して森林上におけるフラックス、森林内外のCO2濃度、気象要素の連続観測データを取得し、現地訪問時にフラスコサンプリングによる大気・土壌空気の採取、土壌水、水蒸気等の水試料の採取を継続して実施し、質量分析計により同位体比分析を行った。これまでに得られたデータより、夜間の土壌呼吸、葉呼吸、生態系呼吸(全呼吸)で放出されるCO2のδ18Oを求め、さらに生態系呼吸に占める、土壌呼吸、葉呼吸の割合を算出し、着葉期におけるその季節変化を調べた。得られた季節変化と、渦相関法で得られた夜間の生態系呼吸及とチャンバー法で得られた土壌呼吸の比の季節変化との比較解析を進めた。群落多層モデルによるCO2濃度プロファイルの再現性向上に向け、林内の鉛直混合のパラメタリゼーションの修正を行った。その結果、一定の改善が見られたが、依然として夜間における地表付近のCO2濃度の再現性が良くなかった。原因として、呼吸速度や安定成層時の鉛直混合の再現性等のモデル側の問題点のほか、観測地が複雑地形上にあることに起因する水平移流の影響といった観測側の問題点があることが示唆された。
    文部科学省, 基盤研究(B), 独立行政法人産業技術総合研究所, 連携研究者, 競争的資金, 24310017
  • 台風撹乱を受けた落葉広葉樹林の撹乱前後のタワーフラックスの変化とCO2収支の解明
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2007年 - 2010年
    宇都木 玄; 渡辺 力; 山野井 克己; 北村 兼三; 阪田 匡司; 渡辺 力; 飛田 博順
    地球温暖化に伴い台風の大型化が予想され、森林のCO_2収支を評価する上で、台風被害の影響を無視できない。そこで森林が台風攪乱を受けた場合、攪乱前と同じCO_2吸収機能を発揮できるか研究した。台風被害を受ける前後の森林生態系のCO_2収支を計算したところ、風害前は光合成による吸収量が土壌や枯死木による放出量を上回っていた。風害後は両者が逆転し、森林生態系としてCO_2の放出に変化することが明らかとなった。
    文部科学省, 基盤研究(B), 独立行政法人森林総合研究所, 連携研究者, 競争的資金, 19380095
  • 渦相関フラックス測定に伴う熱収支インバランス現象の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2007年 - 2009年
    渡辺 力; 溝口 康子
    渦相関法と呼ばれる最も正確な測定手法を用いても、地表面から大気に放出される熱量が過小評価されるという現象が、世界各国の観測地点で問題となっている。過去に得られた観測データの分析から、この現象は、特に日射が強く風が弱い時によく発生することが明らかとなった。数値流体シミュレーションによる解析の結果、渦相関法による1地点観測では、空間スケールの非常に大きな対流に伴う上下方向への熱輸送量を計測することができず、結果として熱放出量が過小評価となることが確認された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 19510020
  • 陸域生態系モデル作成のためのパラメタリゼーションに関する研究
    新世紀重点研究創生プラン 人・自然・地球共生プロジェクト
    2002年 - 2006年
    安岡善文
    文部科学省, 競争的資金
  • 気候変動の将来の見通しの向上を目指したエアロゾル・水・植生等の過程のモデル化に関する研究
    地球環境研究総合推進費
    2000年 - 2002年
    神沢 博
    環境省, 競争的資金
  • 気候、物質循環モデルによる気候変動の定量的評価に関する研究
    地球環境研究総合推進費
    1997年 - 1999年
    神沢 博
    環境省, 競争的資金