2021 Fiscal Year Research-status Report
MRIによる積雪内選択流の形成理論に基づく新しい浸透計算スキームの開発
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19K04960
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
勝島 隆史 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 (00611922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 聖 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, 特別研究員 (80719146)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | MRI / 選択流 / フィンガー流 / 積雪モデル / 浸透計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、春先の急激な融雪や積雪への降雨による雪崩や融雪洪水、地すべりなどの融雪災害の発生メカニズムの解明と予測技術の高精度化のために、独自開発した最新のMRIによる非破壊測定技術を用いて積雪内部の選択的な水の流れ（選択流）の形成過程を解明することと、気象データから積雪の内部構造や積雪底面からの流出を数値再現する積雪モデルにおいて選択流の振る舞いを取り扱う新しい浸透計算スキームを開発することを目的としたものである。
当該年度は前年度に引き続き、MRIを用いた自然積雪の浸透実験と、X線μCTによる間隙構造の3次元解析とを組み合わせることで、不均一な浸透現象を取り扱う浸透計算モデルを開発する際に重要となる、選択流の広がりと上下の積雪層の毛管力差異の関係を明らかにする解析を行った。その結果、選択流の広がりは上下の積雪層の毛管力差異に関係し、間隙径の大きな雪ほど層内に生じる毛管力差異が小さいことが明らかにした。
MRIにより良質な画像を取得するには長時間の撮像時間を要する。一方で、水分を含んだ雪の粒子は時々刻々と変化するため、撮像を短時間で行う必要がある。これらは相反する要求であることから、計測目的に応じて撮像手法を選択する必要がある。ここでは、撮像の高速化を図ったときの撮像時間と画質の劣化を評価し、そのときの撮像対象の雪粒子の時間変化とを比較することで、雪氷用MRIを用いて湿雪試料中の水分分布を計測する際に計測目的に応じて最適な撮像法を選択するための指針を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で使用するMRI装置が設置されている研究所における新型コロナウィルスの感染拡大対策のため、令和元年２-３月、令和２年度、令和３年の２-３に予定していた浸透実験の実施を中止としたため、自然積雪を用いた浸透実験のデータを十分に取得できていない。この浸透実験は、選択流の形成過程の解明と浸透計算スキームの開発についての研究を進めるうえで中核をなすものであり、広範な積雪状態における浸透現象を把握するにはデータ数が不足している。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウィルスの影響により、浸透実験を実施できない状態が研究初年度から続いている。これまでに得た実験データでは、広範な積雪状態における浸透現象を把握するには不十分であることから、研究期間を1年間延長して令和４年度までとした。
最終年度にあたる令和４年度は、浸透実験を引き続き行うことで浸透現象の素過程についてのデータの取得を進め、収集したデータに基づいて選択流の形成と水平方向への広がりを表現する簡易なモデルを提案したい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響により、参加を予定していた国際学会が中止となった。更に、国内学会がオンライン開催となり、今年度の2～3月の時期に予定した浸透実験の実施を中止とした。そのため、当初の経費の使用予定に挙げていた旅費を大幅に執行しなかった。
次年度においては、引き続き浸透実験の実施や自然積雪を採取するための旅費として使用する。
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