福島県内の小気候調査から,入洞者の影響により生じるCO₂濃度の変化について考察した.観測は1995年夏季と秋季の2回実施し,気温・CO₂濃度・風速の測定を移動観測と定点観測によって行った.その結果,閉鎖的な上部洞を中心に高温域とCO₂濃度の高濃度域が形成されており,その持続時間は長かった.一方,下部洞では,夏季に洞窟内大気の流出,秋季に外気の流入が生じている.それは,洞窟内外の気温差が季節や日変化によって生じるためである.また,上部洞の三山の樹林では,夏季・秋季とも累積入洞者数とCO₂濃度との関係に高い相関があり,得られた関係式から,約1500人で鍾流乳石の再溶食が生じるとされる2400ppmに達し,約4800人で人体に有害とされる5000ppmに達することが分かった.

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A population of Polygala tatarinowii Regel, an endangered annual herb in Japan, was found near Abukuma Limestone Cave, Tamura City, Fukushima Prefecture, Japan. It could be one of the largest population of the species in Japan, where more than a thousand plants grew on dry meadows beneath limestone bluff or on the flower garden surrounding the Limestone Cave.

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Abukuma Cave located in the southern part of Fukushima Pref. (about 180 km from Tokyo to the north), is a famous huge karst cave. Also, Irimizu Cave is located in the north of the karst area and well known as a cavern. These caves form a large cave system (just like a drainage system in the karst area). There are many karst caves in Japan and they have become tourist spots with various sightseeing plans. However, many unknown things remain from the viewpoint of hydrological sciences. This study tried to make clear the environment and drainage system of the karst cave system.

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観光洞内の二酸化炭素濃度の上昇は人体への健康被害を引き起こすため，モニタリングの実施が推奨されている．秋芳洞は世界最高水準の年間観光客数を持つ観光洞の一つである．しかし，大気環境やその状態が観光客に与える影響に関する追究が不足している．そこで，秋芳洞内の小気候の実態を明らかにし，観光客の心身に与える影響を把握することを本研究の目的とした．夏季と冬季に洞内で定点観測と移動点観測を行い，気温，相対湿度，二酸化炭素濃度を測定した．その結果，夏季の気温の変動は1°C以内，相対湿度は94%以上を維持し，外気による移流や混合の影響が小さいと考えられた．二酸化炭素濃度は人体への健康被害を引き起こす基準を上回った．また，洞内人口密度の算出結果から，観光客同士が親密距離に侵入し合う時間帯があった．以上の結果を踏まえると，自然条件に基づく観光客の適正収容量の算出が推奨されているが，観光客の安全面という人的条件も考慮すべきであると本研究は指摘する．

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1.はじめに

　石灰岩の溶食によって形成される洞窟である「鍾乳洞」は、国内・国外を問わず多くが観光地化され、年間を通して多数の観光客が訪れている。

　一般に、鍾乳洞内の大気環境は年間を通して一定であり、高湿度で気温変化が小さいことが知られている（上野・鹿島，1978）。しかし、鍾乳洞のうち観光客の入洞を許可している観光洞では、入洞者による熱と、呼吸によるCO₂の放出が生じている。これらは直接的影響として洞窟の大気環境に影響を及ぼすことが報告されている（Huppert et al.，1993）。また、鍾乳洞内のCO₂濃度が2,400ppmを超えると、溶液中の炭酸カルシウムの沈澱が生じなくなり、逆に鍾乳石に対する再溶食が始まると報告されている（Hendy and McCabe，1977）。

　鍾乳洞内の小気候に関する先行研究はいくつかあるが（漆原ほか，1999等）、主に繁忙期の数日間のデータ、またはそれと閑散期の比較のみである。一方で、岩手県の龍泉洞などでは通年の観測データも存在するが（加藤ほか，2013）、関東地方の鍾乳洞では今のところ確認できていない。

　そこで、本研究では東京都西多摩郡奥多摩町に位置する日原鍾乳洞を対象として、鍾乳洞内数地点の気温・湿度、風向・風速、CO₂濃度のモニタリングを実施し、洞内の小気候の季節変化を調査した。また、日入洞者数のデータを入手し、CO₂濃度の実測値との関係を分析した。

2.結果と考察

　日原鍾乳洞内における風は、基本的に年間を通して入口付近で強風域を形成し、冬季（だいたい12月〜2月）に屋外からの流入の風、それ以外の時期には洞内から外への流出の風が卓越することがわかった。特に冬の流入の時期は風が強く、入口から約60m先の地点まで体感できた。それより深部では年間を通して風が吹かず、空気の交換が乏しい空間となっていた。洞内気温は通年で比較的低温であったが、入口付近の強風域で特に低温を記録した。また、急階段を上った先にある、洞内で最も標高の地点（以下、新洞）では、気温が1年中約11℃に保たれていた。

　CO₂濃度の値は入口と比べて新洞で大きくなっており、それは閉鎖的かつ観光客が溜まりやすく混雑することが原因であると考えられる。月ごとの観測値は夏季とその前後に高濃度、冬季には外気と同レベルの濃度を記録した。2021年8月12日〜15日に実施したCO₂濃度の観測では、4日間とも日中に濃度が急激に上昇し、新洞では2,000ppmを超える時間帯がみられたため、眠気が誘われるなどの人体への影響が懸念される。また、観測日の入洞者数と、新洞のCO₂濃度の最大値と最小値の差から、人為的要因によるCO₂濃度の増減を調査したところ、日入洞者数の変化が新洞のCO₂濃度に影響する可能性が非常に高いことが示唆された。

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　宇都宮市大谷石採取場跡地の地下空間内に存在する低温の水は，冷熱エネルギー源としての利用が期待されている．地球温暖化抑制に寄与する冷熱利用事業の健全化を目的として，現地モニタリングや模型実験を実施し，地下空間貯留水の実態把握と低温化メカニズムの考察を行った．貯留水の一斉観測結果より，半水没状態の地下空間で低温（10℃未満）の水の存在が確認されたが，83%の地下空間が満水状態であることがわかった．貯留水の低温化は，半水没状態の地下空間において冬期に冷却された外気が地下空間に流入して冷却源となる顕熱プロセスと，貯留水の蒸発によって水温低下が生じる潜熱プロセスより複合的に生じるものと考えられる．室内模型実験で潜熱プロセスを検証したところ，地下空間に流入する空気の湿度と貯留水温に正の相関が認められ（R = 0.69～0.75），流入空気の湿度が低いほど，貯留水の温度低下量が増大することが明らかとなった．

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 The Ryukyu Islands strongly promote the geodiversity of Japan. A sub-tropic natural environment forms coral reefs and various landscapes linked to surface processes, active tectonics, and Quaternary environmental changes. Field excursions permit geoscientific observations of such landscapes, which reveal geodiversity and a framework for geotourism. Fieldwork was undertaken to arrange an educational program for conserving geodiversity and for geotourism. This program demonstrates the geodiversity and geotourism of the Ryukyu Islands, in terms of geomorphology and related disciplines. Basic geotours observe landforms and sediments, and consider geomorphic processes: weathering, erosion, transport, sedimentation, uplift, and sea level change. Applied geotours observe landscapes indicating global environmental problems, such as global warming, climate change, sea level rise, acid rain, and ecosystem based on geomorphology and related geosciences. For instance, acid rain accelerates the chemical weathering (decomposition) of limestone and erosion of karst landforms that are distributed widely on raised coral reefs. Such geotours require both scientific and attractive geostories managed by geoscientists. Japanese geoscientists should propose models for geotours derived from field excursions for landscape observations that will contribute to education, conservation, and geotourism.

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Observations of the solution rate of limestone tablets from 1993 to 1997 have been utilized to clarify the degree of karstification from northern to southern Japan.
Limestone tablets were placed at seven observation points stretching from northern to southern Japan : Toma, Abukuma, Chichibu, Akiyoshidai, Shikoku Onogahara, Ryugado, and Minamidaito. Three groups of four limestone tablets from Slovenia, Guilin (China), Chichibu, and the fourth tablet from limestone indigenous to the obsevation point, were arranged on three levels at each observation point : 1.5m above the ground, the A3 horizon, and the B₂ horizon. Measurements were taken of the solution rates of the tablets at each observation point from 1993 to 1997. Thornthwaite's method was used for calculating water balance to ascertain the relation between solution rate and water balance factors. The solution rates of limestone tablets placed 1.5m above the ground show a high correlation coefficient between (water surplus (WS) minus water deficit (WD)). On the other hand, limestone tablets planted in the soil had a solution rate from two to three times higher than those suspended in the air. The solution rates of limestone tablets located in the A₃ and B₂ horizons exhibited the highest annual precipitation correlation coefficient. The high CO₂values under warm, humid conditions may account for the higher solution rates of the tablets planted in the soil.
The solution rate tendency curve achieved its greatest range during the five years in direct proportion to the WS-WD ratio in 1993, when a cool, humid summer prevailed throughout most of Japan. The solution rate tendency curve marked its smallest range during the five years in proportion to the WS-WD ratio at all locations for limestone tablets suspended in air in 1994, under conditions of an extremely hot and dry summer, such as occurs only once in a hundred years. In general, however, the solution rates of the limestone tablets were high when the WS-WD ratio ranged between 1, 000 to 1, 600mm. Within this range, the solution rates at each observation point decreased slightly as the WS-WD ratio decreased.

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