| 研究課題/領域番号 |
23K20243
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| 補助金の研究課題番号 |
20H01983 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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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 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 飛雪 / 飛砂 / 吹雪 / 風洞実験 / 数値モデル / 画像解析 / 高速度撮影 / 野外観測 / 含水率 / 衝突実験 / 衝突過程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，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における地表面の侵食・堆積過程と輸送構造を粒子の個別解析が可能な高時空間分解能で解明する．そして，風工学・雪工学に基づく計測手法の適用および数理科学・物理学に基づく計算手法の導入を行い，大型境界層風洞を用いた実験的研究と気流-粒子相互作用系の理論的研究の両面作戦を展開する．
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| 研究実績の概要 |
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（2年目）では，1年目に構築した実験系で雪粒子のスプラッシュ過程（雪面への雪の衝突）を高速度撮影するとともに，砂床の乾湿に応じた飛砂の発生条件に関して砂浜で現地観測を実施した．飛雪の風洞実験は，防災科学技術研究所の雪氷防災研究センター・新庄雪氷環境実験所の低温風洞装置で行われた．人工雪を風洞底面に敷き詰め，風洞入口から十分に離れた地点でデジタルスチルカメラによりスプラッシュ過程を撮影した．飛雪粒子の可視化に用いたレーザー光の雪面での反射を抑えるため，雪面と水平にレーザー光を照射した．その結果，風洞の上部および側面の2方向から飛雪粒子を撮影することに成功した．一方，飛砂の野外観測は新潟県沿岸部の五十嵐浜で実施され，冬期に降水が多いものの強風によって湿った砂浜で飛砂が発生している．ポータブル型超音波風向風速計で飛砂の発生条件を調べるとともに，自動撮影カメラで飛砂の有無と輸送状態（間欠性，連続性）を判定し，さらに，土壌水分センサーで砂浜の湿り具合を体積含水率で定量化した．その結果，10分間隔で乱流強度を示す摩擦速度と飛砂の発生確率を整理したところ，湿った砂面での飛砂の臨界摩擦速度は乾燥した砂面の1.5倍程であった．野外観測で飛砂発生に及ぼす地表面の乾湿状態の効果を示すことに成功したが，含水率と臨界摩擦速度の関係を解明するための風洞実験が必須と考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画では，2年目に地表面への粒子の衝突実験と風による地表面の侵食実験を想定していた．雪を用いた衝突実験に成功するとともに，飛砂発生に関する野外観測を実施したため，順調に進展していると判断される．
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度では，これまでの風洞実験で実施された地表面への粒子の衝突実験に関する動画像解析を進め，雪や理想粒子（発泡スチロール球）のスプラッシュ過程の統計的性質の解明に取り組む．これに加え，飛砂の風洞実験では，砂床の含水率を変化させつつ飛砂発生に必要な臨界摩擦速度を計測する．飛雪の風洞実験では，Snow snakeといった飛雪の輸送形態を定量化するため，LiDARを用いた計測を実施する予定である．
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