| 研究課題/領域番号 |
15K12488
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| 研究機関 | 北海道教育大学 |
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研究代表者 |
尾関 俊浩 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (20301947)
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| 研究分担者 |
中村 一樹 国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (50725231)
高橋 庸哉 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (60236297)
安達 聖 国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 特別研究員 (80719146)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 表面霜 / 雪崩 / 弱層 / 雪氷災害 / 自然災害 |
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| 研究実績の概要 |
表面霜とは空気中の水蒸気が積雪表面に昇華凝結して生成された霜結晶で，表層雪崩の原因となる弱層を形成する．本研究では表面霜の結晶形に関する研究と，表面霜が弱層となった場合の雪崩斜面の安定度に関する研究を行った．
国内では表面霜は希にしか大きく成長しないので，本研究では人工的に成長させてその弱層としての性質を計測した．表面霜は放射冷却と，高い湿度，微風の環境下でよく成長することが知られている．風洞型人工表面霜生成装置では放射冷却に換えて冷媒により雪面を冷却し，低温風洞内で水蒸気を供給しながら霜の成長を促した．前年度までの装置では粒径2mm程度の結晶が主体で，大きくても6mm程度であった．欧米ではしばしば1cmを超える表面霜が観察されることから，H29年度は装置の温度勾配と水蒸気量を大きくするように改良を施した．これにより2cmを超える大粒径の表面霜を成長させることに成功した．さらに針状やシダ状など今までと異なる結晶形の生成に成功した．
表面霜は人工降雪により埋没させて表面霜を挟んだサンドイッチ構造の積雪層を作成し，せん断破壊試験（シアーフレームテスト）を行なった．破壊に要した力をシアーフレームの面積で除してSFI（剪断強度指数）とした．SFIの測定結果より，表面霜の小さな領域ではせん断破壊強度は表面霜の成長とともに減少する傾向があった．2mm以上大きくなるとせん断強度は表面霜の大きさに依存しなくなった．また，表面霜へ降雪させる雪質がせん断強度に影響することが示唆された．さらにX線CTにより表面霜層への上載積雪の入り込みを観察した結果，弱層とならない場合は上載積雪の表面霜層への入り込みが多いことがわかった．これは，表面霜が成長することによりアンブレラ効果を発揮して上載積雪は表面霜層へ入り込めなくなり，弱層が形成されることと，アンブレラ効果は上載積雪の雪質に依存することを示唆している．
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