| 研究課題/領域番号 |
21K03687
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17030:地球人間圏科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 |
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研究代表者 |
安達 聖 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, 主任専門研究員 (80719146)
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| 研究分担者 |
勝島 隆史 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (00611922)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 雪粒子形状 / 形状指数 / X線マイクロCT / 3D-Watershed法 / 3D-WaterShed法 / 積雪粒子 / 形状特性 / 非破壊計測 / 粒子形状変化モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
雪粒子の形状は複雑であり温度環境により時事刻々と変化する．雪粒子の形状変化は積雪の物性に影響する基礎的な要素であるため，雪崩の発生予測研究などでは雪粒子形状の現状把握と変化予測に主眼が置かれているが，雪粒子形状を定量的に表現することは非常に難しい．
本研究では，X線CTを用い雪粒子の形状を捉え，複数の形状指数を用い表現する新手法に基づき雪粒子の形状を表現することで定量的に表現することが難しかった形状特性を明らかにし，定量的な種類判別の手法を提案する．また，X線CT内で雪粒子の変態実験を行い，連続的に計測することで雪粒子の形状変化の実態を解明し，これを示す「粒子形状変化モデル」を構築を目指す．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，X線マイクロCT装置を用い雪粒子の形状を捉え，複数の形状指数を用い表現する新手法に基づき雪粒子の形状を表現することで，定量的に表現することが難しかった形状特性を明らかにし，定量的な種類判別の手法を提案する．また，X線マイクロCT装置内で雪粒子の変態実験を行い，連続的に計測することで雪粒子の形状変化の実態を解明し，これを示す「粒子形状変化モデル」の構築を目的とする．
当該年度は昨年度までに引き続き，積雪モデルにおける雪粒子の変態モデルに採用されている雪粒子の形状指数であるDendricityとSphericityに相当する指標を導出するため，これまで収集してきた自然積雪のX線マイクロCTにより取得した3次元データに対し，3D-Watershed法を用いて粒子分割を行ったのち形状指数の分析を行った．また，自然積雪試料の等温変化過程および温度勾配過程により形状変化する雪粒子の3次元データをX線マイクロCT装置内で連続的に収集するため，実験装置および実験条件の検討を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当該年度は冬季間を通じて降積雪量が少なかったことから，不足している雪質の自然積雪を十分に採集することができなかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も継続して冬季間に様々な雪質の自然積雪を採集し，X線マイクロCT装置を使用し3次元データの収集を行う．また，自然積雪試料の等温変化過程および温度勾配過程により形状変化する雪粒子の3次元データを連続的に収集する．X線マイクロCT装置内での自然積雪試料の温度管理については，温度調節機に接続したペルチェ素子を自然積雪試料の上下に配置することにより，自然積雪試料の温度管理を行うこととする．
これらの自然積雪試料より取得したX線マイクロCT3次元データについて形状指数解析を行うことにより，雪粒子の形状を定量的に表現し，雪粒子の形状変化を連続的に表現する「粒子形状変化モデル」の構築を目指す．
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