共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 吹雪・雪崩災害予測のための降雪粒子自動観測装置および自動解析スキームの開発
新規・継続の別 継続（平成29年度から）
研究代表者／所属 北海道大学大学院理学研究院
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 稲津將

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 白川龍生 北見工業大学 准教授

2

 川島正行 北大低温研

研究目的 本研究の目的は、吹雪・雪崩災害予測に不可欠な降雪粒子自動観測装置および自動解析スキームの開発である。理論的には雪の粒子が地表面に達するとき、さまざまな大きさの降雪粒子が最適充填するように積もる。よって、温帯低気圧をカバーする範囲において降雪粒子を同時に観測することができ、かつその情報を元にして物理法則を満たすような積雪の最適充填解を求めるスキームができれば、新雪密度を求めることができる。令和元年度は第1に鍵となるのは降雪粒子の大きさの観測を行う。平成30年度に開発した観測測器による降雪粒子の粒径と落下速度の観測的研究を実施する。
　　
研究内容・成果 平成30年度報告書にある通り、開発した観測測器を北海道内5地点に試験的に展開し、過去の研究成果と整合する予備的な結果を得た。本年は観測上の利便、観測可能性、および高大連携を考え、観測機器を北海道大学低温科学研究所（札幌市北区）、北海道旭川西高等学校（旭川市）、北見工業大学(北見市)、帯広畜産大学（帯広市）、および苫小牧工業高等専門学校（苫小牧市）に設置した。このような広域的かつ連続的な降雪粒子観測を世界ではじめてである上に、年数を継続することで観測データが蓄積されることは極めて有意義なことである。
また、多地点における降雪粒子の観測結果および降雪粒子の最適充填スキームを組み合わせて、新雪密度シミュレーションに向けた準備を行った。その一つとして混合確率分布の粒径・落下速度分布への適用を実施した。粒径・落下速度分布を確率分布として表現するにあたり、粒径と落下速度をそれぞれ指数分布と正規分布に従うとし、同時確率分布を定める。混合分布のパラメータ推定には期待値最大化法（EM法）を利用し、粒径・落下速度データに分布をフィッティングした。あられと濃密雲粒付き雪片にそれぞれ対応する同時確率分布を2:3の比率で混合させた混合分布を母集団分布として、ここからランダムにサンプルした1000個のデータから混合分布を推定した。粒径・落下速度データに二種類の降水粒子のものが混ざると、単純にべき乗則にフィッティングすることは従来できなかったが、本研究の方法はそれらを区別してフィッティングできた。
　　
成果となる論文・学会発表等 2019.10.30勝山 祐太， 稲津 將: 混合確率分布の粒径・落下速度分布への適用.
日本気象学会秋季大会， 福岡市博多区.
2019.09.10勝山 祐太， 稲津 將， 藤吉 康志: 安価なビデオディスドロメーターと2DVDとの比較. 日本雪氷学会雪氷研究大会， 山形県山形市.
2019.09.10 勝山 祐太， 稲津 將， 藤吉 康志: 安価なビデオディスドロメーターと2DVDとの比較. 日本雪氷学会雪氷研究大会， 山形県山形市.