Numerical approach for weak layer formation caused by precipitation particle

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K13994
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
• Research Institution: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• Principal Investigator: Tanabe Takahiro 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 (90830448)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 降雪結晶 / 雪氷防災 / 積雪 / 雪崩 / 数値計算

Outline of Final Research Achievements

In this research, we developed a non-spherical particle simulation method to model the deposition of snow crystals, in order to understand the weak layer formation of snowpack caused by precipitation particle. We investigated how the initial orientation and rotation velocity of relatively simple non-spherical particle shapes affect the macroscopic quantities of the bulk, such as void fraction and the final orientation of sediment particles. Furthermore, in order to clarify the dentification process of new snow, which is difficult to reproduce with the simple deposition model, field observations were conducted during winter. We observed the time series of new snow height and density on snow bords with several time steps.

Free Research Field

防災工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年の冬季インバウンド観光の一つの目的にスキー等のスノーアクティビティがあるが、スキー場外の滑走を行うバックカントリースキーでは、時に弱層に起因する雪崩事故が発生する。本研究課題はこの弱層形成の一つの要因である降雪結晶について、粒子形状を非球形粒子でモデル化することで、その形成や安定化等を明らかにするものである。また、本研究課題で構築した非球形粒子を用いた数値計算モデルは、これまで球形が仮定されてきた様々な雪氷現象の高度化に資するものであると考える。