濡れ雪の比表面積測定手法の確立とそれを用いた非接触型の濡れ雪物性値測定技術の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26560195
• Research Institution: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• Principal Investigator: 山口 悟 国立研究開発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 (70425510)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八久保 晶弘 北見工業大学, 工学部, 教授 (50312450)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 湿雪 / 比表面積 / 近赤外 / 反射率 / 含水率

Outline of Annual Research Achievements

積雪の比表面積(SSA)は粒子の形状や大きさだけではなく粒子間の結合状態を表す物理量であるため,アルベドや積雪内部の物質移動のモデルの精緻化には必要不可欠な情報であるが, その測定方法は乾いた雪に限定されている. そのため融雪期の積雪や温暖地方の積雪のような濡れた雪（濡れ雪）でのSSA測定は不可能であった.
そこで本研究では, 水と氷における近赤外域の光の吸収割合が波長依存性することに着目し, 人工的に作成した含水率が既知の積雪サンプルにおいて, 複数の近赤外領域の波長(900nm, 1050nm, 1150nm, 1290nm)の反射率(NIR)を測定することで, 濡れ雪の物性値（密度, 含水率, 粒径等）とNIRの関係を実験的に明らかにした. またその結果を基に非接触で積雪のSSAを測定できる装置(光学的積雪比表面積測定装置)を試作し, その精度評価を行った.
さらに従来は乾き雪のSSAの測定にのみ適用されていたガス吸着法(BET法)を, 濡れ雪に適用するための改良を行うとともに実際に濡れ雪のSSAの測定を行い, BET法によって液体水部分のSSA減少効果を定量的に評価できることを明らかにした.　また従来測定が難しかった降雪直後のSSAを改良したBET法で測定することで, 降雪粒子の種類とその降雪粒子の持つSSAには対応があることを明らかにし, 降雪粒子が原因となる表層雪崩の弱層をSSAという物理パラメータで表現するための道筋を作った.

Research Products

• [Journal Article] Relationships between Snowfall Densities and the Main Types of Solid Hydrometeors Deduced from Measured Size and Fall Speed, for snowpack modeling applications (2016)
  • Author(s): Ishizaka M, H. Motoyosi, S. Yamaguchi, S. Nakai, T. Shina, K. Muramoto
  • Journal Title: The Cryosphere Discuss Pages: 1-20
  • DOI: doi:10.5194/tc-2016-68, 2016
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bulk volumetric liquid water content in a seasonal snowpack: modeling its dynamics in different climatic conditions (2015)
  • Author(s): Avanzi, F., S. Yamaguchi, Hirashima, H., Michele, D. C.
  • Journal Title: Advances in Water Resources. Volume: 86 Pages: 1-13
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.advwatres.2015.09.021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 野外におけるガス吸着式積雪SSA測定装置の運用 (2015)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 山口 悟, 堀 雅裕, 谷川 朋範, 杉浦 幸之助, 的場 澄人, 庭野 匡思, 朽木 勝幸, 青木 輝夫
  • Journal Title: 北海道の雪氷（日本雪氷学会北海道支部機関誌） Volume: 34 Pages: 15-18
  • Open Access
• [Presentation] Specific surface area of new snow (2015)
  • Author(s): Yamaguchi, S., M. Ishizaka, H. Motoyoshi, K. Nakamura, A. Hachikubo
  • Organizer: International Symposium on snow and avalanche in Niseko
  • Place of Presentation: ニセコ町民センター（北海道ニセコ町）
  • Year and Date: 2015-12-10 – 2015-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 体積含水率と積雪の近赤外域の反射率との関係 (2015)
  • Author(s): 山口悟, 本吉弘岐, 谷川朋範, 青木輝夫
  • Organizer: 雪氷研究大会2015・松本
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県松本市）
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-16
• [Presentation] ガス吸着式積雪比表面積測定装置の改良 (2015)
  • Author(s): 八久保晶弘, 山口悟, 堀雅裕, 谷川朋範, 杉浦幸之助, 的場澄人, 庭野匡思, 朽木勝幸, 青木輝夫
  • Organizer: 雪氷研究大会2015・松本
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県松本市）
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-16
• [Presentation] 光学的積雪比表面積測定装置の開発 (2015)
  • Author(s): 山口悟, 本吉弘岐, 青木輝夫, 谷川朋範
  • Organizer: 2015年度 (公社）日本雪氷学会 北信越支部大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県松本市）
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-06
• [Presentation] 新雪の比表面積と降雪種の関係 (2) (2015)
  • Author(s): 山口悟, 石坂雅昭, 本吉弘岐, 八久保晶弘, 青木輝夫
  • Organizer: 2015年度 (公社）日本雪氷学会 北信越支部大会
  • Place of Presentation: 信州大学(長野県松本市）
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-06
• [Presentation] 野外におけるガス吸着式積雪SSA測定装置の運用 (2015)
  • Author(s): 八久保晶弘, 山口悟, 堀雅裕, 谷川朋範, 杉浦幸之助, 的場澄人, 庭野匡思, 朽木勝幸, 青木輝夫
  • Organizer: 日本雪氷学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-15 – 2015-05-16