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不飽和浸透による空間的に不均一な水分移動を再現可能な積雪変質モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K01347
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 自然災害科学・防災学
研究機関国立研究開発法人防災科学技術研究所

研究代表者

平島 寛行  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 (00425513)

研究分担者 渡辺 晋生  三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (10335151)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード積雪中の水分移動 / 積雪変質モデル / 3次元水分移動モデル / 水みち / 積雪内部での水の凍結 / 3次元水分移動モデル / 湿雪変質 / 積雪内での凍結 / 湿雪 / 雪氷災害
研究成果の概要

本研究では、水みちを再現可能な3次元水分移動モデルと積雪変質モデルの双方の長所をもつモデルの開発に向けて、実験結果を検証に用いて双方のモデルの比較及び改良を行った。1次元に単純化された積雪変質モデルでの水みち過程は3次元モデルと同様の形態で水が浸透することが確認された一方で、積雪変質モデルで必要な改良点も比較結果から提起された。また3次元水分移動モデルに新たに凍結過程を導入して水みちの凍結が再現可能となり、実験結果とも良い整合性を示した。さらに、3次元水分移動モデルを応用した解析により、水みちの本数の増加による湿雪が卓越した状態への変化過程において、湿雪変質が重要であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

河川流出や全層雪崩、融雪災害等、湿雪に関連した災害を予測する際に、積雪中を浸透する水分移動過程を再現可能にするモデルの構築は重要である。積雪中を水が浸透する際には、状況によって均一に浸透するケースや水みちのような優先路を通って浸透するケースがある。そのような複雑な現象を再現可能なモデルとして、再現性の高い3次元水分移動モデルや、計算の速い積雪変質モデルがあり、それぞれ一長一短である。本研究では室内実験や3次元水分移動モデルとの比較結果を用いて積雪変質モデルの改良につなげた。本成果は湿雪災害や水資源等をより正確に予測するツールを提供する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] コロラド大学ボルダー校(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 国際環境モニタリングセンター(CIMA)(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校/コロラド大学ボールダー校(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校/コロラド大学ボールダー校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Wet‐Snow Metamorphism Drives the Transition From Preferential to Matrix Flow in Snow2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirashima, Francesco Avanzi, Nander Wever
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 46 号: 24 ページ: 14548-14557

    • DOI

      10.1029/2019gl084152

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Insights Into Preferential Flow Snowpack Runoff Using Random Forest2019

    • 著者名/発表者名
      Francesco Avanzi, Ryan Curtis Johnson, Carlos A. Oroza, Hiroyuki Hirashima, Tessa Maurer, Satoru Yamaguchi
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 55 号: 12 ページ: 10727-10746

    • DOI

      10.1029/2019wr024828

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulating liquid water infiltration-comparison between a three-dimensionnal water transport model and a dual-domain approach using SNOWPACK2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirashima, Nander Wever, Francesco Avanzi, Satoru Yamaguchi, Yoshiyuki Ishii
    • 雑誌名

      Proceedings, International Snow Science Workshop

      巻: - ページ: 474-478

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Liquid water infiltration into a layered snowpack: evaluation of a 3-D water transport model with laboratory experiments2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirashima, Francesco Avanzi, Satoru Yamaguchi
    • 雑誌名

      Hydrological and Earth System Sciences

      巻: 21 号: 11 ページ: 5503-5515

    • DOI

      10.5194/hess-21-5503-2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 凍結過程を考慮した3次元水分移動モデルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      平島寛行・渡辺晋生・Francesco Avanzi
    • 学会等名
      雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 融解浸潤にともなう凍土中の水分・温度の再分布過程観察2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤郁弥・渡辺晋生・平島寛行
    • 学会等名
      雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Observation of water and temperature redistribution in initially frozen sand during intermittent infiltration2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Sato and Kunio Watanabe
    • 学会等名
      ASA-CSSA-SSSA Annual Meetings
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 凍土中での浸潤水の凍結融解と給水速度や頻度の関係2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤郁弥・渡辺晋生
    • 学会等名
      土壌物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Temperature and water redistribution in a frozen dry soil during infiltration2019

    • 著者名/発表者名
      Kunio Watanabe and Fumiya Sato
    • 学会等名
      Symposium on Freezing and Cold Region Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 積雪中への水分浸透における水みちから毛管流卓越への遷移過程 -モデルを用いた数値実験 -2018

    • 著者名/発表者名
      平島寛行・Francesco Avanzi・Nander Wever
    • 学会等名
      日本雪氷学会北信越支部大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 積雪中の水分浸透過程における3次元水分移動モデルと積雪変質モデルの比較2018

    • 著者名/発表者名
      平島寛行・Nander Wever・Francesco Avanzi・山口悟・石井吉之
    • 学会等名
      雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulating liquid water infiltration-comparison between a three-dimensionnal water transport model and a dual-domain approach using SNOWPACK2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirashima, Nander Wever, Francesco Avanzi, Satoru Yamaguchi, Yoshiyuki Ishii
    • 学会等名
      International Snow Science Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元水分移動モデルと積雪変質モデルの融合に向けた水分浸透計算2017

    • 著者名/発表者名
      平島寛行・Nander Wever・Francesco Avanzi・山口悟
    • 学会等名
      日本雪氷学会北信越支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水みちの形成過程における3次元水分移動モデルと積雪変質モデルの比較2017

    • 著者名/発表者名
      平島寛行・Nander Wever・Francesco Avanzi・山口悟
    • 学会等名
      雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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