非破壊連続計測による積雪粒子の3次元形状変化の実態解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03687
• Research Institution: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• Principal Investigator: 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, 主任専門研究員 (80719146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 雪粒子形状 / 形状指数 / X線マイクロCT / 3D-Watershed法

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，X線マイクロCT装置を用い雪粒子の形状を捉え，複数の形状指数を用い表現する新手法に基づき雪粒子の形状を表現することで，定量的に表現することが難しかった形状特性を明らかにし，定量的な種類判別の手法を提案する．また，X線マイクロCT装置内で雪粒子の変態実験を行い，連続的に計測することで雪粒子の形状変化の実態を解明し，これを示す「粒子形状変化モデル」の構築を目的とする．
当該年度は昨年度までに引き続き，積雪モデルにおける雪粒子の変態モデルに採用されている雪粒子の形状指数であるDendricityとSphericityに相当する指標を導出するため，これまで収集してきた自然積雪のX線マイクロCTにより取得した3次元データに対し，3D-Watershed法を用いて粒子分割を行ったのち形状指数の分析を行った．また，自然積雪試料の等温変化過程および温度勾配過程により形状変化する雪粒子の3次元データをX線マイクロCT装置内で連続的に収集するため，実験装置および実験条件の検討を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当該年度は冬季間を通じて降積雪量が少なかったことから，不足している雪質の自然積雪を十分に採集することができなかった．

Strategy for Future Research Activity

今後も継続して冬季間に様々な雪質の自然積雪を採集し，X線マイクロCT装置を使用し3次元データの収集を行う．また，自然積雪試料の等温変化過程および温度勾配過程により形状変化する雪粒子の3次元データを連続的に収集する．X線マイクロCT装置内での自然積雪試料の温度管理については，温度調節機に接続したペルチェ素子を自然積雪試料の上下に配置することにより，自然積雪試料の温度管理を行うこととする．
これらの自然積雪試料より取得したX線マイクロCT3次元データについて形状指数解析を行うことにより，雪粒子の形状を定量的に表現し，雪粒子の形状変化を連続的に表現する「粒子形状変化モデル」の構築を目指す．

Causes of Carryover

当該年度冬季の降積雪量が少なかったことから自然積雪の採取を断念した．残額は次年度実施する試料の採取のための旅費などに充てる．