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

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555124
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 村本 健一郎 金沢大学, 工学部, 教授 (70042835)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Keywords: 画像処理 / 降雪雪片 / 落下運動パターン / 降雪電波減衰

Research Abstract

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制作し、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をして以下の実験を行った。
(I)降雪雪片観測装置の製作
できるだけ自然現象に近い状態で落下中の雪片を観測するために4m(縦)×4m(横)×6m(高さ)の観測塔を製作した。
(II)雪片映像撮影システムの開発と観測
(1)2台の高速コマ撮り(400コマ/秒)機能付きディジタルハイスピードカメラを用いて、雪片の落下運動軌跡を上方向と横方向から短い時間間隔で撮影し、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CCDカメラにより、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)小型ドップラーレーダを用いて落下中の降雪雪片の空間粒径分布(数密度)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を考察した。

Research Products

• [Publications] 丸山光明,村本健一郎: "降雪粒子の落下運動と形状の関係" 電子情報通信学会技術報告. IE97-91. 7-12 (1997)
• [Publications] 椎名 徹,村本健一郎: "降雪粒子の落下速度と落下中の粒径および融解直径の関係" 電子情報通信学会論文誌. J81-D-II(印刷中). (1997)