2016 Fiscal Year Annual Research Report
フルスケール雪崩実験と多項式カオス求積法を用いた次世代型雪崩ハザードマップの作成
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15H02992
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
西村 浩一 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10180639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前野 深 東京大学, 地震研究所, 助教 (20444078)
河島 克久 新潟大学, 災害・復興科学研究所, 教授 (40377205)
西森 拓 広島大学, 理学研究科, 教授 (50237749)
上石 勲 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・雪氷防災研究センター, 総括主任研究員 (60455251)
山口 悟 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・雪氷防災研究センター, 主任研究員 (70425510)
小田 憲一 日本大学, 理工学部, 助教 (70632298)
藤田 耕史 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (80303593)
竹内 由香里 国立研究開発法人森林総合研究所, 森林総合研究所森林防災研究領域, チーム長 (90353755)
常松 佳恵 山梨県富士山科学研究所, 火山防災研究部, 研究員 (90722207)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 雪崩実験 / ハザードマップ / 多項式カオス求積法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、①国内ではおよそ25年ぶりとなる組織的な「フルスケール雪崩実験」（通称：平成雪崩大実験）を北海道のニセコで実施して、国際標準と成り得る包括的な雪崩データを取得する。そのうえで②雪崩の発生箇所、規模、底面や内部摩擦等のモデル入力値がもつ不確定性を、多項式カオス求積法（Polynominal Chaos Quadrature：PCQ法）を応用して考慮する「次世代型雪崩ハザードマップ」の作成を最終目標としたプロジェクトを4年計画で進めている。
本年度は前年度の予備実験を踏まえ、2017年の3月上旬と下旬には、雪上車を用いた誘発および人工爆破によるフルスケール雪崩実験を実施し、3台の加速度計と全天カメラを雪崩内部に投入することによる内部の運動状態の把握、地震計とインフラサウンドの測定による雪崩内部構造の解明、赤外放射温度の測定による雪崩温度分布の測定、ドローンを用いた雪崩の動態の把握、発生前後の雪面形状の計測による雪崩発生量、走路上での削剥量と堆積量の把握を実施した。また、ノルウェーの地球工学研究所のIssler博士を招聘し、次年度のパルス型ドップラーレーダを用いた雪崩速度の計測に向けた詳細な検討も実施された。また3月からは雪崩が誘起する地震動やインフラサウウンドの研究を専門とするPerez博士（学術振興会特別研究員）を迎え、実験への参画に加え、次年度のセンサーアレイの配置に関して検討も開始した。
ハザードマップ作成に関してもTitan2Dを含む浅水方程式に基づく2次元雪崩モデルについて比較検討を行い、フルスケール雪崩実験の結果等から得られた、底面摩擦や内部摩擦係数、発生量などの確率分布について計算を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の予備実験を踏まえ、2017年の3月上旬と下旬に、雪上車もしくは人工爆破によるフルスケール雪崩実験を実施し、3台の加速度計、全天カメラ、地震計、インフラサウンド測定用のマイクロフォン、赤外放射温度計、さらにはドローンを用いた雪崩の動態と雪崩発生量、走路上での削剥量と堆積量の把握に成功した。特に3台の加速度計と全天カメラを実際に雪崩内部に投入することによる内部の運動状態の把握は世界的にも初の試みで、データの取得や実験後のセンサー回収等に困難が予想されたが、事前の予備実験や周到な準備が功を奏して貴重なデータを得ることに成功した。また、ノルウェーのIssler博士を現地に招き、次年度のパルス型ドップラーレーダの導入に向けた検討、さらには雪崩が誘起する地震動やインフラサウンドの研究を専門とするPerez博士の参画もデータ解析と次年度の計画立案に向け大きな前進となった。
ハザードマップ作成に関してもTitan2Dを基本とする2次元雪崩モデルについて比較検討を行うことで骨格はほぼ完成し、計算が進められた。2017年3月27日に栃木県の那須で発生し8人が犠牲となった雪崩事故に関しても、栃木県教育委員会の雪崩事故検証委員会（西村が副委員長を務める）、本プロジェクトの成果に基づく雪崩の運動状態の再現と作成されたハザードマップが資料として活用されるに至っている。
研究代表者である西村の妻の病状が夏以降に悪化し、入院さらには11月末の逝去する事態となり、秋から初冬にかけての準備が遅延し、当初の観測予定を一部次年度に繰り越す事態となったが、全体としては概ね順調に進展したと総括される。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き人工爆破によるフルスケール雪崩実験を北海道のニセコ地域において実施するとともに、雪崩ハザードマップの作成に向けてモデルの比較検討と改良を行う。
① 8月に関係者全員の参加のもと、昨年度の実験成果を踏まえた今後の方針と、新たに加える測定項目について検討を行う。② 11月後半には対象とする雪崩走路上に5ｍ高のタワーを建立し、初冬に各種の計測機器を設置する。③ 厳冬期（1～2月）と融雪期（3月）に、それぞれ乾雪と湿雪雪崩を想定した人工爆破によるフルスケール雪崩実験を実施する。現時点で想定される観測項目は、1. 光センサー（現有）を用いた雪崩内部速度構造の把握、2. ロードセルによる雪崩衝撃力の測定、3. 微差圧変動、Snow Particle Counter、超音波風向風速計等による雪煙り層の内部構造の測定、4.ビデオ撮影による雪崩全体の挙動の把握、5. 地震計とインフラサウンドの測定による雪崩内部構造の解明、6. 赤外放射温度の測定による雪崩熱力学の解明、7. ドローンを用いた雪崩発生前後の雪面形状の計測による雪崩発生量、走路上での削剥量と堆積量の把握、8. 数台の加速度計を雪崩内部に投入することによる内部の運動状態の把握他である。さらに今年度は、ノルウェーの地球工学研究所の協力により、パルス型ドップラーレーダを用いた雪崩速度の計測も予定されている。
④Titan2Dを含む浅水方程式に基づく複数の2次元雪崩モデルについて引き続き比較検討を継続して進めとともに新規のアルゴリズムを組み込んだ粒状体流れの物理モデルの導入も検討を進める。⑤ハザードマップ作成シナリオについても引き続き精緻化を行い、フルスケール雪崩実験の結果と雪崩災害データベースから得られた、底面摩擦や内部摩擦係数、発生量などの確率分布について計算をおこない、安定性や結果の妥当性について検討を進める。
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| Remarks |
Welcome to Kouichi Nishimura's home page
http://snowscience.sakura.ne.jp/index_e.html
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[Journal Article] Measurement of snow particle size and velocity in avalanche powder clouds2017
Author(s)
Ito, Y., Naaim-Bouvet, F., Nishimura, K., Bellot, H., Thibert, E., Ravant, X., Fontaine, F.
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Journal Title
Journal of Glaciology
Volume: 63
Pages: 249-257
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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