2013 Fiscal Year Research-status Report

防雪施設周辺における非平衡状態の吹きだまり形成過程の解明

Research Project

Project/Area Number	25350513
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
Principal Investigator	根本征樹独立行政法人防災科学技術研究所, 観測・予測研究領域雪氷防災研究センター, 主任研究員 (30425516)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鳥田宏行地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 森林研究本部林業試験場, 研究主幹 (50414264)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	雪氷学 / 吹雪
Research Abstract	防雪柵や防雪林などの防雪施設は、吹雪障害抑制において一定の効果が期待できるため、雪国の主要幹線道路において整備が進められているが、防風雪施設の効果についての定量的な知見は十分でない。本研究では、防雪施設周辺に形成される吹きだまりに着目し、施設の効果的・効率的な配置位置の検討において特に重要となる非平衡状態での吹きだまり発達過程を明らかにすることを目的とする。防雪柵（高さ2.5m、下部空隙0.5m）の風上および風下に計13地点、積雪深を計測するための雪尺を設置するとともに、これら雪尺の目盛を記録するためのインターバルカメラを11地点設置し、吹雪の発生・継続とともに変化する吹きだまりの2次元的形状を非接触・連続測定した(1時間毎)。観測地として、強風、地吹雪の発現頻度が高い北海道上川郡新得町を選定し、12月中旬から3月上旬まで自動観測を実施した。また風速、気温などの気象観測に加え、吹雪計（防雪柵風上側のみ）による吹雪強度観測も実施した。厳冬期には複数回観測地に出向き、離れた場所から雪尺を直接読み取る目視計測も実施した。カメラ映像から雪尺の値を読み取るため、夜間の計測は不可能であるものの、日中において、インターバルカメラを用いた吹きだまり形状変化の非接触・連続測定が十分可能であることが分かった。防雪柵風下側の吹きだまり形成域について、初期段階では高倍距離（水平距離/柵高）が1.5よりも風下側で吹きだまりが発生し、吹きだまりのピーク位置は2.5であった。その後、2014年2月中旬の猛吹雪により、吹きだまりは柵の風下側に急激に発達し（吹きだまり形成開始位置：1.0、ピーク位置：2.0に変化）、防雪柵の有効範囲が減少した。その後は吹きだまり位置、積雪深は大きな変化を示さず、2月の暴風雪（3日間継続）で吹きだまり形状が急速発達し、定常に達したことが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 小型インターバルカメラを用いた吹きだまり形状変化の非接触・連続測定が十分可能であることを示すとともに、防雪柵周辺の吹きだまり変化について連続観測の実施に成功した。また2014年2月中旬から3月上旬にかけて暴風雪が複数回発生し、短時間における急激な吹きだまり変化を捉えることも出来た。風速、気温などの気象要素に加え、簡易吹雪計を用いた吹雪強度計測も実施し、吹きだまり発達過程と気象要素との関連を抽出する実測データの蓄積に成功した。防雪林周辺の吹きだまり発達過程について、目視観測およびカメラを用いた概況観察によるデータを収集出来た。以上より、本課題については(2)おおむね順調に進展していると評価できる。
Strategy for Future Research Activity	防雪柵・防雪林周辺での吹きだまり発達過程の観測を継続し、実測データを蓄積する。またこれらの防雪施設を対象として、小型風速計を用いた平均風速分布および乱流構造の測定も随時行ない、吹きだまり発達による雪面形状変化に伴い乱流構造がどの様に変化するかなどについて解明する。なお風洞実験により、熱線風速計を用いた模型周辺の詳細な乱流計測を実施し、野外観測データを補間する。気流に関しては、実測と風洞実験との間に成り立つ相似則がある程度確立されており、高精度の補間が可能である。吹きだまりについては、目視計測および小型ヘリコプター等による空撮技術の適用も検討し、3次元的な形状変化の計測についても検討する。さらには、防雪林・防雪柵周辺の気流・吹きだまりを数値解析により再現する。防雪柵・防雪林モデルを乱流モデルに組み込み計算し、実測値との比較から、防雪施設モデルに用いられている各種パラメータの同定を行なうなど、モデルの検証および高度化を実施する。非定常流を想定した数値計算も実施し、非平衡状態での吹きだまり発達過程の数値解析を行なうほか、申請者が現在開発を進めている積雪変質モデルも導入し、気温や日射の影響による積雪構造の変化とそれに伴う吹きだまり形状変化についてもモデル化を検討する。最終的には、野外観測、風洞実験、数値モデルの解析結果を含めて総合的に解析し、非平衡状態における吹きだまり発達過程について実用上有用なパラメタリゼーションを検討する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	冬期の野外観測地は北海道上川郡新得町であり、当初、出張旅費（山形県ー新得町間）を十分に確保していた。しかし申請者所属機関のプロジェクト研究において、同じ北海道の道東地方（北海道標津郡中標津町）にて実施するテーマが発生した。そのため、出張時において、幾度か合算による旅費支出があり、旅費の節約の発生およびそれによる当該助成金が生じた。観測において、観測地の無雪時の地形調査、機器の設置、撤収、および観測期間中の目視観察、計4度の渡航費用（山形県ー北海道道東地方）が最低限必要であり、計画当初より計上している（約40万）。今年度以降、吹きだまり成長時における風速分布観測、吹きだまり形状観測も複数回実施するため、更なる渡航費用の計上が必要となり、次年度使用額をこれに充てる（約26万円）。その他、観測に必要となる消耗品（乾電池、通信ケーブル、観測機器設置用具材、物品輸送費等）として消耗品を計上した（約10万円）。