自然落下中降雪雪片の物理量測定装置の開発と降雪電波減衰特性評価への応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555124
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 村本 健一郎 金沢大学, 工学部, 教授 (70042835)
• 研究分担者: 椎名 徹 富山工業高等専門学校, 助教授 (80196344) ; 播磨屋 敏生 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90001859) ; 長野 勇 金沢大学, 工学部, 教授 (50019775)
• キーワード: 画像処理 / 降雪雪片 / 落下運動パターン / 降雪電波反射特性 / 降雪電波減衰

研究概要

降雪は雲内で発生した氷晶が成長し、さらにいくつも併合して落下してきたものである。この落下中の雪片同士の併合には、雪片の落下運動並びに形状が関与していることが報告されているが、実際に雪片同士が衝突した瞬間の映像は捉えられていない。また、雪片が複雑な運動を伴って落下する理由も充分には解明されていない。本研究では、できるだけ自然に近い状態で落下中の雪片の映像を録画するシステムを製作し、次にそれらの映像を画像処理技術を使って定量化し、降雪現象の物理的特性を定量的に解明するシステムを開発することを目的として以下の実験を行った。
1.6台の高速シャッター(1/4000秒)機能付きCCDカメラを用いて、雪片の落下運動軌跡連続的に撮影し、直ちに画像処理して、ハードディスクに記録した。
2.3方向からの高速シャッター(1/4000秒)機能付きカCCDメラにより、落下中の雪片の形状を残像の影響を受けずに撮影し、それらの映像は同期させてビデオデッキに録画した。
3.降雪による電波減衰の影響を定量化するために、小型ドップラーレーダと降雪強度計を用いて、電波反射特性を測定し、落下中の降雪雪片の粒径分布との関係を解析した。
4.雲底高度計を用いて降雪時の雲の高さを測定した。
これらの観測データを解析して、地上付近の降雪雪片と雲内での雪結晶の生成過程との関係ならびに降雪による電波減衰の影響を考察した。

研究成果

• [文献書誌] 椎名徹, 村本健一郎: "降雪粒子映像の画像解析と粒子分類への応用"電子情報通信学会論文誌. J82-D-II,2. 240-249 (1999)
• [文献書誌] H. Servomaa, T. Shiina and K. Muramoto: "Radar Measurement of Snowfall and its Evaluation by Shape Characteristics"Abst. 16th Int. Union of Radio Science. 343 (1999)
• [文献書誌] H. Servomaa, K. Muramoto and T. Shiina: "Snowfall rate determined by image processing"Abst. 16th Int. Union of Radio Science. 382 (1999)
• [文献書誌] K. Muramoto, T. Sugiura, H. Serbomaa and K. Ikeda: "Relationship between raindrop size distribution and rainfall"Abst. 16th Int. Union of Radio Science. 385 (1999)
• [文献書誌] H Servomaa, K.Muramoto and T. Shiina: "A Z-R Relationship for snowfall and its evaluation by size distribution"Proc. Int. Conf. Geosci. Remote Sensing. (Accepted). (2000)
• [文献書誌] T. Harimaya and Y. Nakai: "Riming Growth Process Contributing to the Formation of Snowfall in Orographic Areas of Japan facing the Japan Sea"Journal of the Meteorological Society of Japan. Vol77,No.6.. 101-115 (1999)