MRI(核磁気共鳴画像法）を用いた水に浸った雪粒子の急速成長過程の研究
| Project/Area Number |
20K04091
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17030:Human geosciences-related
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
竹内 由香里 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90353755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 逸人 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 契約研究員 (00833774)
島田 亙 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (70401792)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 雪粒子成長速度 / MRI / X線CT / 雪粒子の成長 / 過冷却 |
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| Outline of Research at the Start |
雪は積もった直後から粒子の大きさ（粒径）が刻々と変化するが，水を含んだ途端に成長速度を速めて急速に増大する．雪の粒径は積雪の密度や強度，透水性，アルベドなどの物理的な性質を左右するため，雪粒子の成長過程の研究は重要である．
本研究では，0℃の場合より速く成長すると推測される過冷却状態の水に浸した雪粒子の変化をMRI（核磁気共鳴画像法）を用いて非破壊で測定する．温度条件を変えて水に浸った雪粒子の成長過程を解明し，雪の粒径変化を表す新しいモデルを構築する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
雪の粒子の大きさ（粒径）は積雪の密度や強度、透水性、アルベドなどの物理的な性質を左右する重要な要素である。雪は積もった直後から粒径が刻々と変化するが、水を含むと成長速度が速まり急速に粗大化する。水に浸った雪粒子は0℃であるが、本研究では、温度条件を変えて水に浸った雪粒子の成長過程を解明し、雪粒子の成長が早まる温度条件を考慮して雪の粒径変化を表す新しい「雪粒子成長モデル」を構築することを目的としている。
雪粒子の初期の粒径は0.1 mm程度で細かいため、MRIの分解能では必要な精度で粒径を求めるのは難しいことが明らかになったことから，2023年度はMRIより高分解能で測定できるX線CTを用いて粒径分布を求める新たな手法を導入した。MRIと異なりX線CTの場合は、水分を完全に除去する必要があるという点が問題であった。試行錯誤により、遠心分離器を用いて水分を除去する手法を見出し、雪粒子を破壊することなく水分を除去できることを確認した．また、恒温水槽内に生じる温度勾配により、設定温度を0.00℃にすると、雪試料の周囲が0.00℃より低温になっている可能性があることがわかったため、雪試料の周囲が0.00℃に近い温度を保つように恒温水槽の設定温度を調整した。このように手法を見直した結果、0.0℃の水に浸した雪粒子の93時間後までの成長過程をX線CTで測定し、粒径分布の時間変化を求めることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年度および2021年度は新型コロナウィルス感染拡大の影響により、低温室を使用することができず、実験を延期せざるを得なかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線CTを使用して雪粒子の粒径を測定する手法の妥当性が確認できたので、今後はより早く雪粒子が粗大化する温度条件を見出すために、恒温水槽の設定温度を変化させる実験を行う。
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Report
(4 results)
Research Products
(2 results)
