小規模流域における植生による水文学的プロセス制御のマルチフラクタル解析

科学分野:

• 水文学
• 生態学
• リモートセンシング

背景:

• 小規模集水域における流出ダイナミクスは、水文学的バランスにとって重要です。
• 植生は、遮断、浸透、蒸発散を通じて、降水量と流出の関係に影響を与えます。
• 降水量と流出のカップリングはスケール依存的であり、地形、植生、土壌の影響を受けます。

研究 の 目的:

• 降水量と流出の間の非線形かつスケール依存的な関係を調査すること。
• 流域の水の保持に対する植生の季節的影響を定量化すること。
• 水文学的制御を評価するための新しい分析方法を適用すること。

主な方法:

• データモードを分析するためのアンサンブル経験モード分解（EEMD）。
• カップリングダイナミクスを探索するためのマルチフラクタルデトレンド化相互相関分析（MF-DCCA）。
• 季節的な植生効果を評価するためのスライディングウィンドウおよびピアソン相関分析。

主要な成果:

• EEMDは、高周波の降水量と流出モードに約2週間の周期を特定しました。
• MF-DCCAは、降水量と流出のカップリングにおけるマルチフラクタル特性を確認しました。
• 植生による水の保持の調整効果は、夏に最も強く（相関係数0.54）、季節によって変動しました。

結論:

• 植生の種類は、小規模流域における季節的な水の保持能力に大きく影響します。
• この研究は、リモートセンシングとマルチフラクタル分析を使用して流域の水の保持を評価するための堅牢な方法を提供します。
• 調査結果は、流域計画における生態系の回復、森林管理、持続可能な開発を支持します。