• G[aylon]. S. Campbell, 1985: Soil Physics with BASIC: Transport Models for Soil-Plant Systems. Elsevier Science Publishers B.V.
• ゲイロン S. キャンベル 著, 中野 政詩, 東山 勇 監訳, 1987: パソコンで学ぶ 土の物理学 [自然環境管理の基礎]。鹿島出版会, 192 pp. ISBN 4-306-02252-8.

日本語版は 1987年に出た A5判 横書きのハードカバー。わたしは出版されてまもないころに買った。(そのころ、気候モデルの陸面過程の担当になり、勉強する必要を感じていた。)

土壌層の中およびその上の大気とのあいだの、エネルギー (ここで運動エネルギーは重要でないので「熱」と言ってしまうことが多い)、水、その他の物質の移動について、数値を計算できるようになるための教科書である。水平方向の不均一性はたなあげにして鉛直1次元の問題としてあつかう。

土壌中のエネルギー伝達は熱伝導なので微分方程式で書くことができ、係数 (熱伝導率) が一定ならば微分方程式としてとけるが、係数が場所によってちがったり、土が水をふくむわりあいによって変化したりすると、とけなくなり、微分を差分で近似して数値計算するしかなくなる。土壌の空隙中の液体や気体の移動については、ますます数値計算にたよることになる。本書では、物理法則にもとづくモデルの構成からはじめて、数値計算のしかたを具体的におしえる。モデルの構成のところでは、熱伝導や物質の拡散を電気伝導と同様にとらえ、伝導度の逆数を抵抗として電気回路になぞらえた模式図をつかっているところがある。

プログラム言語として、1980年代なかごろに普及していたパソコン用の BASIC (Microsoft社の MBASIC) を採用している。ただし当時普及していた他の処理系でもうごくように変数名を2文字に限定している。本書巻末の「BASICプログラム」にふくまれたプログラム例はおそらく著者によるもののままで日本のパソコンでもそのまま動いたのだろう。【なお「問題解答」のところのプログラム例は、引用符中の文字列が日本語ローマ字になっているところもあるので訳者が追加したものなのだろう。また作図をふくむ例文もあるが、その作図機能はおそらく NEC PC9801シリーズの N88 Basic のものと思われる。しかし作図機能をつかった例文は例外的で、多くの解答例は数値を数字で書き出すところまでのプログラムをのせ、作図については指導していない。】

著者は、An Introduction to Environmental Biophysics (日本語版は『生物環境物理学の基礎』) の著者でもあり、そちらでは、植物や動物にとっての大気環境を、エネルギー収支を中心としてあつかっている。本書では話題を土壌にしぼり、土壌の水収支にかかわるかぎりで、植物による水の吸い上げと蒸散を視野にいれている。

訳者は農業土木の教員や研究者である。用語のうちに「土の理工学性」というものがあり、physical properties of soils だから、わたしならば「土壌の物理的性質」とするところだが、農業土木の分野の用語なのだろう。それ以外の用語についてはわたしは理学系または土木系の水文学の教科書とちがいを感じなかった。ただしきちんとてらしあわせたわけではない。

出版社は建設関係の本を出しているところで、巻末の広告ページをみると、本書は土木工学の分野である土質工学の本のなかまとみなされているらしい。

章だてはつぎのようになっている。第3章の「ガス拡散」では、おもに酸素 (O₂) をあつかっている。
第1章 土の物理学とコンピュータ
第2章 土の理工学性
第3章 土中のガス拡散
第4章 土中温度と熱の流れ
第5章 土中水のポテンシャル
第6章 透水係数と水分移動
第7章 土の理工学性の変動
第8章 水の浸潤と再分布
第9章 水の蒸発
第10章 土中の溶質移動
第11章 蒸散 — 植物と物理的環境との相関システム
第12章 大気環境と境界条件

わたしは第4章の熱伝導のところはまじめに勉強したのだが、第5～8章の水の輸送のところは、水の流れを加速度が遅いとして力のつりあいでとらえること、重力だけでなく毛管力などをもポテンシャルの勾配で表現すること、土壌中の空隙が液体の水で飽和しているかいないかであつかいがかわることなどの水文学の基礎知識なしに読んだので、よくわからないままとおりすぎていた。まだしっかり読みかえしていないのだが、基礎知識があれば理解できるように書かれていると思う。

折りかえしのあとに目次をつける。「/」のあとに日本語訳の担当者名をいれた。

===== 目次 =====
日本語版によせて /G. S. Campbell, 1986年12月
監訳者まえがき
はじめに /訳: 中野 政詩
第1章 土の物理学とコンピュータ /訳: 東山 勇、吉田 力
– 1.1 単位系
– 1.2 移動方程式
– 1.3 BASIC についての注意
第2章 土の理工学性 /訳: 東山 勇、吉田 力
– 2.1 密度、含水量、間隙率
– 2.2 基本量の相互関係
– 2.3 理工学性の代表的な値
– 2.4 粒径分布
– 2.5 問題
第3章 土中のガス拡散 /訳: 藤井 克己、溝口 勝
– 3.1 移動式
– 3.2 土中のガス拡散係数
– 3.3 ガス濃度の計算
– 3.4 土層における酸素の一次元拡散
– 3.5 嫌気性マイクロサイトにおける球状拡散
– 3.6 根における円筒拡散と嫌気状態
– 3.7 呼吸速度に及ぼす酸素濃度の影響
– 3.8 問題
第4章 土中温度と熱の流れ /訳: 粕渕 辰昭
– 4.1 熱移動の微分方程式
– 4.2 熱移動式の数値解
– 4.3 境界条件
– 4.4 土中における熱の貯留
– 4.5 土の熱伝導率
– 4.6 数値計算のアルゴリズム
– 4.7 熱伝導率の測定に用いる円筒状の熱移動
– 4.8 問題
第5章 土中水のポテンシャル /訳: 石田 朋晴、河野 英一
– 5.1 マトリックポテンシャル
– 5.2 浸透ポテンシャル
– 5.3 圧力ポテンシャルと空気圧ポテンシャル
– 5.4 荷重ポテンシャル
– 5.5 重力ポテンシャル
– 5.6 ポテンシャルと水分量の関係
– 5.7 水分特性曲線の推定
– 5.8 水分特性曲線に及ぼす乾燥密度の影響
– 5.9 複合試料の水分特性
– 5.10 水分特性のヒステリシス
– 5.11 気相と液相の平衡
– 5.12 問題
第6章 透水係数と水分移動 /訳: 塩沢 昌
– 6.1 多孔体注の水に働く力
– 6.2 飽和土中の水の流れ
– 6.3 飽和透水係数のモデル
– 6.4 土性データによる飽和透水係数の計算
– 6.5 土の構造の飽和透水係数への影響
– 6.6 飽和透水係数の温度依存性
– 6.7 不飽和透水係数
– 6.8 駆動力としての水分量
– 6.9 非定常流の方程式
– 6.10 問題
第7章 土の理工学性の変動 /訳: 宮崎 毅、多田 敦
– 7.1 度数分布
– 7.2 確率密度関数
– 7.3 変換
– 7.4 空間的相関
– 7.5 確率論的モデルへのアプローチ
– 7.6 問題
第8章 水の浸潤と再分布 /訳: 宮崎 毅、多田 敦
– 8.1 浸潤
– 8.2 移動方程式の解析解
– 8.3 成層土中への浸潤
– 8.4 浸潤の数値シミュレーション
– 8.5 線形法
– 8.6 境界条件
– 8.7 積分変換法
– 8.8 ニュートン・ラプソン法
– 8.9 マトリックポテンシャルの数値計算
– 8.10 マトリックフラックスポテンシャルの数値計算
– 8.11 浸潤モデルの検定
– 8.12 再分布の理論
– 8.13 再分布の数値シミュレーション
– 8.14 成層土中の浸潤と再分布のシミュレーション
– 8.15 二次元の浸潤と再分布
第9章 水の蒸発 /訳: 中野 政詩、雨宮 悠
– 9.1 蒸発の基本概念
– 9.2 等温条件下の土における液状水と水蒸気の同時移動
– 9.3 非等温系の水蒸気移動
– 9.4 熱移動方程式に及ぼす水蒸気移動の影響
– 9.5 温度勾配により生じる液状水と水蒸気移動の比較
– 9.6 蒸発のモデル化
– 9.7 水と熱の同時移動のモデル化
– 9.8 問題
第10章 土中の溶質移動 /訳: 溝口 勝、藤井 克己
– 10.1 溶質の移流
– 10.2 拡散と水理学的分散
– 10.3 溶質と土の相互作用
– 10.4 溶質の湧き出しと吸い込み
– 10.5 溶質移動問題の数値解
– 10.6 定常流の解の性質
– 10.7 定常流の数値解
– 10.8 水移動に及ぼす塩分の影響
– 10.9 一般的な溶質移動の数値解
– 10.10 養分移動への応用
– 10.11 問題
第11章 蒸散 — 植物と物理的環境との相関システム /訳: 石田 朋晴
– 11.1 SPAC [土 – 植物 – 大気 連続系] における水移動の特徴
– 11.2 植物中での水移動抵抗
– 11.3 植物の抵抗に及ぼす環境の影響
– 11.4 土と根の抵抗
– 11.5 数値計算の方法
– 11.6 問題
第12章 大気環境と境界条件 /訳: 塩沢 昌、長野 敏英
– 12.1 交換表面における放射収支
– 12.2 熱と水蒸気に対する境界層の伝達係数
– 12.3 蒸発散と ペンマン – モンテイス 式
– 12.4 蒸発散の配分
– 12.5 問題
付録 /訳: 石田 朋晴、東山 勇
– 付録-1. SI単位換算表
– 付録-2. 水の物性
– 付録-3. 本書で用いる記号
BASIC プログラム
問題解答
引用文献
訳者あとがき /中野 政詩、東山 勇
索引 /石田 朋晴、東山 勇
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