博 士（地球環 境科学）

アスウインウスプ

学位論文題 名Peat fire characteristics of tropical peatland
in Central Kalimantan． Indonesia（インドネシア・中央カリマンタン熱帯泥炭地における泥炭火災の特性）

学位論文内容の要旨
イン ド ネシ ア・ カリマ ンタンに分布する熱帯泥炭 地は8.6Mhaでインドネシア全 泥炭地面積の44％に 相 当す る。 この 熱 帯泥 炭地 の大 部分 は 内陸 性で 熱帯 湿地 林 に由来する木 質泥炭で構成さ れて い る。 この 熱帯泥 炭地上に成立していた熱帯 泥炭湿地林は、1990年代には いると、農地開 発に と もな う森 林の皆 伐と大規模排水路建設によ る泥炭地の乾燥化や、合法あ るいは非合法組 織に よ る経 済木 の伐採 により荒廃した。そのため 農地造成時の火入れや道路沿 いでの失火など が原 因 で泥 炭火 災が発 生し、199 7/98年のエルニ ーニョ現象にともなう大規模 泥炭火災では地 球温 暖 化物 質で ある炭 素が大量に放出される事態 にいたった。1990年代にはこ のような大規模 泥炭 火 災は 3− 4年周 期 で発 生す るエ ルニ ー ニヨ 現象 によ る東 南 アジア地域の 乾燥にともな
い発 生していたが、2000年代には いると、カリマンタンでは エルニーニョ現象発生時以外にも発生す るようになり、地球温暖化への影響がさらに懸念される事態となった。しかし、熱帯泥炭火災の 発生 ・ 延焼 のメ カニズ ムについての研究は少なく 、防火対策をたてるための基 礎情報が極度に不 足しているのが現状である。 そこで、本研究では（1）熱帯泥炭地における燃焼物質の構成とそれ らが燃焼するプロセスを実際 の泥炭火災における観測で 明らかにするとともに(2)熱 帯泥炭の 諸燃 焼 特性 を実 験室で 明らかにして、熱帯泥炭地 における泥炭火災の発生・延 焼のメカニズムを 明らかにすることを目的とし た。
泥 炭火災の現地観測は中央カリ マンタンの州都であるパラ ンカラヤ市内、パランカラヤ大学敷地 内に 設 けた 泥炭 火災実 験場とパランカラヤ市と南 南東約70kmに位置するプラン ピサウとを結ぶ 国 道周 辺で 2002年 に発 生し た9箇所 の泥 炭 火災 現場 を対 象に 行 なっ た。 調査 項目 は 泥炭 層
とそ の上に堆積しているりター層、草本・樹木などの植物層のパイオマス量、火災で焼失したバイオ マス 量 、泥 炭の 燃焼温 度、火災延焼の速度や延焼 パターンなどである。熱帯泥 炭の燃焼諸特性 に つ い て は 、 火 災 現 場 で 採取 した 泥炭 や 樹木 を持 ち帰 り、 実 験室 にお いて 熱重 量 測定 法
(TG− GTA)． ボン ベ熱 量計 を 用い 、着 火温 度 ・可 燃ガ スピ ーク 燃 焼温 度・ チャ ーピ ー ク燃 焼
温度 および燃焼速度・発熱量など の燃焼物性を明らかにし た。

熱 帯 泥 炭 地 に お け る 火 災 は燃 料と なる 物 質の 分布 によ り大 き く（ 1） 泥炭 火災 、（ 2） 地
表 火 災 、 （ 3） 樹 木 火 災 の 3っの タイ プに 分 けら れる 。そ れら の 火災 は相 互に 影響 し あぃ なが ら 着 火 ・ 延 焼 す る が 、 本 研 究 は そ の 中 の 泥 炭 火 災 に 焦 点 を あ て た もの であ る。
‑ 1445―

現地観 測の結果、泥炭が着火するときの水分含量は40gr％以下で、泥炭火災の延焼プ
ロセス には表層泥炭火災と下層泥炭火災の2っにタイプがあることが明らかとなった。表層泥炭火災は表層から次第に下層に向けて燃焼が進みながら燃焼面積を拡大するタイプで、一方の 下層泥 炭火災は 生きて いる草本 や木本類 の根が 密に分布 する表層20―30cmを残してそ の下層 に燃焼が 進むタ イプである。表層泥炭火災の燃焼前線の水平移動速度は42−155cmday‑1で、寒冷泥炭地で観測された値と同程度あった。しかし、下層泥炭火災の場合は 12―60 cm day‑lで、表 層泥炭火 災の1／3程度の移 動速度であった。泥炭燃焼時の温度は燃焼前線では275℃前後を示したが、部分的には400℃に達する部分もみられた。
地上部の燃焼物質が枯れ草の場合と乾燥した木片で覆われている場合の泥炭表面、表層、下層の 温度を 野外で測 定し、 枯れ草の場合には着火温度に近い高温の時間が1―2分で非常に短 く、泥 炭層が着 火する にいたらなかった。しかし、木片の場合には20分以上も着火温度に近い高温状態がっづき、泥炭表層は着火燃焼した。このことは、表層泥炭の着火には地上部に乾燥した倒木などの多くの可燃物の存在が必要であることを示唆するものである。
泥炭火災時の燃料と．なるバイオマス量を深さ・Imの泥炭層から地表のりター層、草本・木本層までを対象に測定した結果、泥炭層のバイオマス量は全体の80％をしめ、地上部は20％に過 ぎなか った。ま た、2002
年 の火災で 観測し た9地 点で焼失したパイオマス量は76％が泥炭層由来であった。焼失した泥炭層の深さは最深で80cm、平均で39cmであり、火災跡 地では微地形が激変した。また、深さ30cm以上の泥炭層が焼失したばあい、その土地に成立していた森林は激甚な被害をうけること、およびそれには下層泥炭火災が深くかかわっていることなども明らかとなった。
一方、 実験室 で行った 熱重量 測定法による分析では表層（0−20cm)の泥炭層中で2mmのフルイに残る粗い泥炭素材の可燃物質含有率は70％で、フルイを通過した細かな素材の47％より はるかに多かった。また、20―60cmの深い層に含まれる粗い素材と細かな素材の可燃 物質含 量はそれ ぞれ45％ と36％で表層泥炭に比ベ少なかった。泥炭中の水分は、泥炭の 着火に大きな影響を及ばすが、93―151℃の範囲で全て蒸発し、泥炭中の可燃性ガスも250℃以 下で放出され、ヘミセルローズやセルローズが熱分解する256ー277℃で泥炭の燃焼が発熱過程に入ることが明らかとなった。また、310→330℃の付近で発炎燃焼とチヤー形 成をともなうピーク熱分解、また411℃付近でチャー燃焼が生じていることが明らかとな った。 この泥炭 の燃焼 過程で表層泥炭（O―20cm)の可燃物質の燃焼速度は1.
12‑3.87 mg min一1であったが、深い泥炭層(20―60cm)は0.
56−1.
43m
gm
in．1で、現地観測で確認された下層泥炭火災における燃焼前線の比較的遅い移動速度を説明するものである。なお、泥炭の発熱量は18―19kJg‑1で、深さや構成素材の粗細による差は少なかった。
以上の結果から熱帯泥炭地において頻発する泥炭火災の着火・延焼プロセスが明らかとな り 、 熱 帯 泥 炭 火 災 の 防 止 に 向 け て 貴 重 な 情 報 を 提 供す る こ とが で き た。

― 1446ー学位論文審査の要旨
主査

教授

平川一臣

副査

教授

小野有五

副査

教授

福田正己

副 査

助 教 授早 坂 洋 史 （ 工学 研究 科 ）副査

教授

神 谷 光 彦 （ 北 海 道 工業 大学 ）副査所長

高橋 英 紀 （北 海 道水 文 気候 研 究所 ）学 位論 文 題名
Peat fire characteristics of tropical peatland
in Central Kalimantan． Indonesia（ イン ド ネ シア ・中 央カリマ ンタン熱 帯泥炭地 における 泥炭火災の 特性）

本研究は 熱帯泥炭 火災が頻 発し広大 な泥炭が 焼失してい るインド ネシア中部
カ リ マ ン タ ン州 に お いて 2002年 8月 に実 際 に 発生 し た泥 炭 火 災10地 点を 詳 細に調査し 、泥炭火 災を表層 泥炭火災 と下層泥 炭火災に区 分すると 共にその火災
前線の進 行速度、燃焼時の泥炭温度と土壌水分状態などを明らかにした。また、泥炭火災 時に燃焼 した有機 質量を地 上部・泥 炭層部に分 けて計測 し、2002年の泥炭火災 で焼失し た有機質 量は地上 部の草・ 木が24％であ るのに対 し、泥炭層が76％で3倍 以上も多 いことを 明らかに した。
地上部の 燃焼物質 が枯れ草 の場合と 乾燥した 木片で覆わ れている 場合の泥炭表面、表 層、下層 の温度を 野外で測 定し、枯 れ草の場合 には着火 温度に近い高温の時間 が1−2分で非常に短く、泥炭層が着火するにいたらなかった。しかし、木片の場 合には20分 以上も着 火温度に 近い高温 状態がっづ き、泥炭 表層は着火燃焼した 。このこ とは、表 層泥炭の 着火には 地上部に乾 燥した倒 木などの多くの可 燃物 の 存在 が必 要で ある こ とを 示唆 する もの で ある。
泥 炭 の燃 焼 深 さと 森 林樹木 の枯死率 の関係を 比較した 結果、深さ 30cm以上泥炭が焼 失した場 合に、森 林の被害 は国際熱 帯林協会の 基準によ る「重大な被害」が発 生するこ とが判明 し、本研 究で初め て明らかに した下層 泥炭火災が熱帯泥炭火 災を特徴 づけると ともに、 火災被害 の拡大を左 右する鍵 であると言える。
泥炭火災 時の着火 ・延焼メ カニズム を明らか にするため 、泥炭火 災の燃料となる、泥炭・樹木について着火温度・可燃ガスピーク燃焼温度・チャーピーク
燃焼温度および燃焼速度・発熱量などの燃焼物性を熱重量分析計(TG‑GTA)．
ボンベ熱量計を用いて明らかにした。泥炭の着火温度はおよそ260−280℃で泥炭表層の方が下層よりもやや低温で発火し、2mmのふるいに残る粗い泥炭構成物質のほうが細かな泥炭構成物質より低温で着火することが明らかになった。
この表層に分布する燃焼しやすい特性をもつ粗い泥炭構成物質が、表層泥炭火災発生と延焼プロセスを特徴づけると考えられる。また、下層泥炭がもつ遅い揮発性物質放出速度は、現地観測で得られた、下層泥炭の遅い燃焼前線移動速度をよく説明している。
以上の結果から熱帯泥炭地において頻発する泥炭火災の着火・延焼プロセスが明らかとなり、熱帯泥炭火災の防止に向けて貴重な情報を提供することができた。
審査員一同は、これらの成果を高く評価し、また大学院課程における研鑽や取得単位なども併せ、申請者が研究者として誠実かつ熱心であり、博士（地球環境 科学 ） の 学 位 を 受 け るに 十 分 な 資 格 を 有す る も のと 判定し た。