2022 Fiscal Year Annual Research Report
High-resolution analyses on sediment transport of blowing snow and duststorm with large-scale wind tunnel
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20H01983
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
新屋 啓文 新潟大学, 災害・復興科学研究所, 准教授 (80794982)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富永 禎秀 新潟工科大学, 工学部, 教授 (00278079)
根本 征樹 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, 主任研究員 (30425516)
大風 翼 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40709739)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 吹雪 / 風洞実験 / 高速度撮影 / LiDAR / 吹きだまり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，吹雪や砂嵐に代表される固気混相流が引き起こす自然災害の基礎理解に資するため，風成作用による粒子輸送現象の発生・発達で主要な役割を担う地表面の侵食・堆積過程に着目している．
本年度（３年目）は，スプラッシュ過程（跳躍粒子と地面の衝突）に関する風洞実験とLiDAR（面的レーザー距離計）を用いた輸送構造のリアルタイム計測，実スケールの吹きだまり連続観測を実施した．スプラッシュ過程の風洞実験では，２年目に構築した多視点高速度撮影システムを防災科学技術研究所新庄雪氷環境実験棟の大型境界層風洞内に設置し，撮影地点の雪面状態を雪粒子の堆積直後を模した未焼結の雪面および焼結により固化した雪面の２種類とした．そして，風速や風上からの雪供給量を調整することで，飛雪粒子の個別解析が可能な粒子数という状態でスプラッシュ過程の撮影を行った．LiDARによる輸送構造の計測では，風洞の天井にLiDARとカメラを取り付け，発生した吹雪のレーザー計測と動画撮影を試みた．撮影した動画で吹雪の筋状構造を確認できなかったが，目視で雪面から10 cmを越えた範囲に跳躍粒子が存在していた．しかし，LiDARの点群データを確認したところ，跳躍層に位置する飛雪粒子は検出されなかった．吹きだまり観測では，雪原に設置したフェンス周辺に形成される吹きだまりの時間発展をLiDARおよびインターバルカメラで計測した．インターバルカメラでは，吹雪に伴う飛雪粒子がフェンス周辺に堆積し，吹きだまりが発達する様子を確認した．さらに，低い反射強度の点群データを除去することで，降雪時と吹雪時においても雪面形状を捉えることに成功した．
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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
２年目に構築したスプラッシュ過程の高速度撮影装置を用いて，雪粒子の実験データを取り終えることに成功した．これまでの発泡スチロール球を使用した実験データと合わせることで，理想的な球形粒子および自然界での跳躍粒子（雪）に関するデータが揃った．また，LiDARは風洞実験で再現した粒子輸送構造を捉えることができなかったが，野外に設置したLiDARは吹雪でみられる筋状構造に対応していると考えられる飛雪粒子群を検出していた．以上のように，風洞実験に留まらず，野外での観測も実施できたため，順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度は，これまでの風洞実験で高速度撮影したスプラッシュ過程の動画を解析するとともに，粒子輸送の発生条件である地表面の侵食過程に関する風洞実験を実施する．さらに，吹雪の輸送構造の変動性を解明するため，超音波風速計による風速計測とSPCによる飛雪流量の同時計測を野外で実施する．
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