中村 勉 ・監物勝英 国立防災科学技術センター雪害実験研究所

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3周

551，578．46（521．41）

OoC近傍にある積雪の日変化

       ＊       ＊＊

     中村 勉 ・監物勝英 国立防災科学技術センター雪害実験研究所

Dai1y Change of Snowpack at Ne趾Mlelting Point

       By

      T811tomu Nakamu『ゴamd Kat8㎜ei Kemmot8u

／〃∫κ肋加ρ1∫〃o〃α〃61oθSf〃た∫，〃RCDP，〈1αgαoんα，Nゴなα勿一κθ〃940，ノαカα〃、

Abst胸ct

   Daily snow pit observations were carried out at the Institute of Snow and

Ice Studies，NRCDP，Nagaoka in winter1970to1971from Feb．2to Mar．26

1971．The main object was focused on monitoring each snow1ayer which composed the snowpack on the gromd．The fo11owing physical properties were measured：thicknessofeachsnow layer and the snow type，temperature，density，

mass per unit area and free water content．

   Every day，each snow1ayer which composed the snowpack could easily be

identified each other and was tracked from Feb．2to Feb．22．1971，during which time no rain fell．In Nagaoka，as rain is not uncommon even in the winter，

and once rained it is impossible for us to identify each snow layer．For some．

snow layers，mass per unit area continued nearly constant from Feb．2to about Feb．・20．which means no vertical free water transport through each layer，Also the free water content was found near1y constant at about3％

during the same period．The thickness of each snow layer shrank exponen−

tially for the period．Snow density change of each layer against the time was found to㎏expressible in the following equation；

      ρ＝μノT

whereρis the snow density in gr・cm■3，伽the initial density at t＝1day，which corresponds to the first day of the new layer deposition．In the Nagaoka area，

the most probable snow density，μat t＝1day is found to be0，075gr・cm13，

therefore the equation can be rewrittenρ＝O．075！τ，which is useful for the prediction of density of each snow layer as a function of time after deposition．

＊

＊

＊＊

現在，同センター新庄支所（山形県新庄市十日町高壇1400番地）

Present address＝Shinjo Branch，NRCDP，Shinjo，Yamagata−ken996．

雪害実験研究所第1．研究室（新潟県長岡市栖吉町字前山187の2番地）

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3月

1．はじめに

 昭和46年2月から3月末までの約2ヵ月にわたって，雪害実験研究所構内のアスファルト 輔装面上の積雪層の断面観測を日曜，祭日を除く毎日行ない，積雪の各成層の日変化を追跡

したのでこれを報告する．

2．観測日．時刻

昭和46年2月2日〜同年3月26日，午前中．

3．観測方法

 日本で通常行なわれている通りである（例えは，清水，1970）が，少し詳述すれば次の通 り．すなわち，平地積雪上から大きさ1．8×1，8m位の縦穴を雪に掘る．陽の当らない方に 垂直の雪の壁を作る．この雪壁上で雪の成層構造等を調査してゆくわけであるが，成層構造 をより容易に調べるために，通常は青インキを水で薄めたインキ水をスプレイでこの垂直雪 壁に吹きつけ，各積雪層の毛細管現象の程度の差によってできる縞模様で各成層を識別する のである．特に今回の調査では，積雪の成層構造の追跡調査に主眼をおいた．このために，

時々，少量のおが屑を積雪表面にまき，その後の積雪層の追跡の容易さの補助とした．おが 屑の太陽熱吸収による積雪面への擾乱を出来るだけ少なくするために，おが屑散布は原則と

して降雪中に行なった．

 雪温測定には，ガラス製棒状温度計を用いた．用いた温度計10本の0℃での補正値は

一0．1．C〜一0．25．Cの範囲にあった．

 密度測定用スノーサンプラーには，北大低温研式100cc角型および容量100，250，500cc の丸型（断面積が50cm2の透明プラスチック製）のものを使い分けた．また，各積雪層ごと の単位面積当りの重量を測定する際にはこの丸型サンプラーおよび断面積が22．9cm2の透明 アクリル円筒型スノーサンプラーを用いた．質量の測定精度は1／10グラムである．それゆえ，

単位面積あたりの積雪重量は，ノ』、数点以下3桁目までが有効数字となる．含水量測定には，

吉田式結合熱量計（吉田，1959）を用いた．

4．観測結果

 図1は全観測期間にわたる積雪深の変化および各成層構造の変化を示す．付表1には毎日 の測定結果を示す．これらの図表に用いられている記号は図2の通り．

0℃近傍にある積雪の日変化一中村・監物

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 FE8 1971

      DA T E

34 5 6 7 8 9 101112・3■．5I6．7・8・920212223242926        M A R

図1

積雪深ならびに各成層構造の日変化

       （図中のアルファベットは各層に与えた名前である）

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3月

シンボル 名称 文字記号

    新 雪     N

      図2 図表中に用いられたシンボル，文字記号

    こしまり雪   S1

       および名称．

     しまり雪    S       図中では，ざらめ雪とこざらめ雪（記号     ざらめ雪    G       G1）とは区別しなかったが，表中では区

    あられ      別した．

    氷板     Fig．2Explanationforsymbolsusedin     境界（BAND）    FiguresandTables．

 付表1についていささか詳述する．天気用語に用いられている英語は文部省発行（1975）

のものによる．雪質は地上高の各積雪層を，場合によっては0．5cm高の精度で読みとってい る．これを表わす記号は図2の通り．雪温は地上高の値で読取精度は通常1／10oCまでであ る．ただし，温度計の補正値が温度計によっては3／100℃まで読みとったものがあるので，

真値として3／100．Cまでのものもある．密度については，測定を意図した2つの地上高を 採雪区問として左側に言已録してあるが，この厚さと，実際の円筒型スノーサンプラー中の厚 さ（採雪厚）とは通常必ずしも一致しない．重量（荷重）はこの区間の全重量であり．，こ の重量をサンプラーの断面積で除した単位面積当りの重量を記号σで表わしてある．σの欄 の右欄は各雪層ごとのσの積算値である．更にその右欄には，特徴のある雪の層の名前をア ルファベット記号で書いてある．このそれぞれの層に対する雪の種類（型）をその右欄に示 してある．雪の種類を表わす記号が，例えばG，Sと並んでいるのは，ざらめ雪混じりのし まり雪層を意味する．感覚的に全層ぬれと観察し記録した時でも，温度計では雪温がやや 0℃以下を示している場合も多々あった．含水率は，湿っていると思われた雪の層の値であ る．これらの場合にも，あえて，全層ぬれという観察記録はそのままにしてあるが，温度計 による測定が正しいと考えてよかろう．この場合は，わずかに融点以下であったと考えられ

る．

図1を作る時の成層解析の際，特に各層の日変化を追跡した際には，雪厚1㎝を5mm 長でグラフ用紙上に表わした．こうすると地上高120cmの積雪深は図上で60cmの長さと

なる．図1はこの様にして描いた図（この図を図1の原図と呼ぶことにする．）を縮小したも のである．図1から判るように積雪を構成する各層は必ずしもなめらかな減り方を示して

はいない．これは毎日の積雪層の調査のために30〜40cmずつ前方へ掘り進んでいったた

めの積雪層の深さの違いによるものと思われるI同一積雪層を同定する際に留意したことは，

積雪相当水量がほぼ一様であること，および雪質（雪の種類）が同一であるかどうかに留意 した．積雪層は少しずつ変態してゆくから後者の方法のみでは正しくはない．以上の理由に よるため，同一積雪層の同定には厚さ1cm位の誤差は入っている．

 各層が，単なる圧密化だけを受けて変化しているのか，あるいは質量移動があるのかを調

O℃近傍にある積雪の日変化一中村・監物

べるために図3のグラフを作図した．各層の追跡の際には，前述の図1の原図上の各層にそ の質量を記入し，その値が，ほぼ一定であるかどうかを調べながら追跡したのではあるが，

図3に見られるように，2月20日前後までは，F層の後半を除けばそれほど大きい質量変化 はみられない．いずれの層も，前半は変動が少なく，後半にゆくにつれて変動が大きくなっ ているといえよう、層A，Dにっいては，ゆっくりとした下降傾向が見られる．この時の含 水率を調べたものが図4である．この図からも分るように，層Dを除けば，20日頃まではこ の変化もあまり大きくはない一特に，層Dや層Fにっいては，2月ユ9日頃までほぼ含水率は 一定である．この様な観察事実をふまえながら各層の層厚変化および密度変化をグラフ化し

たものが図5，および図6である．図3，図5，図6の各層の数値は付表2に示してある。

特に図5のD層については指数関数的に減っている事が見られる．

 図6の密度の時問変化の様子を両対数グラフに目盛ったものが，図7，図8である．これ らの図はほぼ一様な直線にのっているから，その一般式はρ＝ρ。tαという形で表現される．

E層を除くとαは工／2でよく表現でき，ρoとしては初期密度の0，075〜0．09gr／cm3を採 用することで，よく観測値を表現することができた．この初期密度の0，075〜0．09gr／cm3 は，長岡での五十嵐達（1967）が観測した新雪密度の最多出現頻度似直に相当する．図6中の 曲線は，このρ＝ρo〉丁の曲線を描いたものである、

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図3 各積雪層ごとの単位面積当りの質量の定常性（ABCは各層名，以下同じ）

Fig．3 Water eguivalent of the snow mass per unit area for each snow

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3月

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 FE8RUARY，1971    T1ME （DATE）

図 4 含水率の日変化

Fig．4 Diuma1variation in free water content in each snow layer・

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図5 Fig．5

DATE

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各積雪層の厚さの日変化

Daily change of each snow layer thickness．

O℃近傍にある積雪の日変化 中村・監物

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  ◎

図6 各積雪層の密度の日変化 Fig．6  Diumal variation of each    snow layer density．

2  5    10

 FE8RuARY，197I

DATE

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lOO

図7 各積雪層の口変化の対数表示

Fig．7  Daily density p1ots of each

   snow layer，C，E and F of

   Figure1on the1ogarithmic

   graph．

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3月

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  1◎       lOO Tl ME．t（DAY）

図8 Fig．8

各積雪層の日変化の対数表示

Daily density p1ots of each

snow layer，A，B and D of Figure1on the logarithmic

graph．

5．議 論

 融点近くの積雪層でも，降雨が無ければ，2月下旬位までは積雪内部の各層を追跡できる ことが確認できた．しかし3月に入ると融解の進行が早いため，層ごとに追跡することは不 可能であった。この時期までは含水率もほぼ一定であり，圧密を表わす式もρ＝ρ。〉τで表 現できた．この式中でρ。は新しく層が形成された日の密度であり，この日をt＝1と数え ている．図7中では，層L，E，Fとも初日が分っているからプロットに際して特段の問題は 起らない．しかし，図上のD，B，A層では事情が異なる．D層について考えてみると，この

層が形成されたのは，2月2日よりも1〜2日前に違いない．何故ならば，北陸地方の雪の

変態は早いにもかかわらず，このD層の上部には新雪が観察されている．そこで，この日の 前後の日降雪深と積雪深とを調べてみたのが図9である（五十嵐他，1976）． これから分 る通り，D層が形成されたのは1月31日であることが分った、この日を初日と数えプロット したのが，実は図8のD層の図であった．しかし，D層の初日の密度は測定してないから実 は不明である．しかし，前述した様に，北陸地方での新雪密度の最多頻度値は0，075gr／cm3 であるので，この値をプロットして直線を描いたのであるが，この直線もうまくρ＝ρO〉丁

0℃近傍にある積雪の日変化一中村・監物

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       1971年

       年 月 H

 図9 1971年長岡における積雪深および日降雪深の変化

Fig−9 Dai1y change of snow depth on the ground and of dai1y new snowfaH

    in1971at Nagaoka．

で表現できたのである一図8のA，B層もD層と同じように考えてρ＝ρo〉丁を当てはめた のである．しかし，この場合初日の期日は不明であるので，ρo＝0，075gr／cm3の値だけを 採用し，他は〉丁曲線にマッチする様に引いてある．上記の様に考えると，北陸地方の新雪 層の密度変化の一般式は，ρ一0075〉丁と考えてよかろう もしρoが測定されたならは，

それを用いればよいと思われる．しかし，図7のE層にみられるように，必ずしも〉τで

は当てはまらない層もあるので，これについては後日，一層の検討が必要であろう．

6．あとがき

 測定は10余年も以前に行なわれたものであり，その後機会あるごとに少しずつではあるが まとめてはいたが，仲々上梓にまでは到らなかった．今回，T．E．ラング教授の新庄支所滞 在時に話題になり，測定値の一部は同教授によって解析された（Lang，Nakamura＝1984）．

この機会を捉えてまとめたので報告した次第である．積雪の観測に御手伝い下された雪害実

国立防災科学技術センター研究速報 第60号 1984年3月

験研究所の諸氏，ならびに付表の何回もの清書やとりまとめに御カ添を下さった押切豊美夫 人ならびに沓沢滋子嬢に御礼を申し上げるものである．また，英文を通読して下されたラン

グ教授にも御礼を述べるものである．

       参  考  文  献

吉田順五（1959）：積雪含水率測定用熱量計．低温科学．物理篇，18，pp．17−28一 文部省（1975）：学術用語集．気象学編．日本気象学会．

五十嵐高志・監物勝英・清水増次郎（1967）：北陸地方の平野部における積雪の性質の研究一雪害 実験研究所報告，pp．29−70．

五十嵐高志・清水増治郎・小林俊市・山田穣（1976）：長岡における積雪観測資料（1964，12■ユ976，3）。

防災科学技術研究資料，第25号，pp．1−50．

清水弘（1970）：積雪観測法．雪氷の研究，Nα4，5−28．

Lang，T．E，and T．Nakamura（1984）：Finite E1ement Comp血er Ana1ysis of Snow艶ttle−

ment．国立防災科学技術センター研究速報，第59号，139−187一

      （1984年2月17日 原稿受理）

0℃近傍にある積雪の日変化一中村・監物

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国立防災科学技術センター研究速報 第60号

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