一ヘリコプターこよる新雪系なだれの観測

551，578．48

なだれの発生機構に関する研究（I）

一ヘリコプターこよる新雪系なだれの観測

荘 田 幹 夫

  鉄道技術研究所

St・di・・㎝th・M・・h・・i・m・fO…m・・…fA・・1…h・・（2・dR．p。。t）

Ob・・…ti㎝byH・1i・・pt…fth・A・・1㎝・h・・fN・w−S・・wTyp。

       By1M1ikio Shoda

肋吻τ・棚・αばθ∫θακ〃伽舳θ，∫ψ舳州α肋舳1肋καツ∫，τ伽

Abstract

Thi・・・・・・・・・…t・th・・…lt・・f…i・1・b・・…ti…f・・t…H。・・！・…d・・w一…wt．p。。。。一 1…h・・iηth…gi…fth・w・t…h・d・fth・・i…T… d・・i・gth・wi．t・・1964−1965，th．thi．d winter of a three−year project for avalanche studies made by request of the National Research Center for Disaster Prevention of the Science and Techrlo！ogy Agency of the Japanese Government．

Ob・・…ti・・…dph・t・…ph・・f…i・・・…1…h・・・・・…i・g1・th・m…t・i・・・…gi。。（。1・i−

tudes being1，000−2，000m）were made from a Ben−KH4he1icopter stationed at the Shiozawa Research Station，aηd have confirmed the resu1ts of the observations in the second winter of the project．Panora㎜ic photographs 1ike Photos5−11were practicauy used in the aeria1observation and very usefu1for determining the1ocatioηs of ava1anches．

Th・・・…tw・di…ti…i・th・imp・…m・・t・fth・…1…h・f・・・…ti・g．O・・i・t・…1y・。th。

inf1uence of terrigenous factors upon ava1anches and the aeria1photographic survey in winter wi11 be most effective to so1ve this prob1em．The other is to ana1yse the meteoro1ogica1conditions

（inc1uding snow conditions）corre1ated with ava1anche phenomena．A1ong the1ines of the1atter direction，so＝me observations also were carried out as fo1lows：

  Air temperatures at severa1spots in the region，su加mits of Mt．Atera（1，509加），Mt．0zawa

（1，944m）and Mt．Karasawa（1，900m），and the sadd1es（about1，700m）near Mt．Echigosawa

（1，860m）and Mt．Haibuki（1，810m），were measured by using a se1f−recording thermometer and five maximum and minimum thermometers（Photo6）。The se工f−recording thermometer on the summit of Mt．Atera worked good，as shown in Fig．5．

V・・ti・・1di・t・ib・ti…f・i・t・mp…t・…i・th…㎎・1・w・・th・・2，500mw・・m・・・…dby・・i・g th・h・1i・・pt・・・・…thi・tytim・・d・・i・gth・・b・・…ti・・p・・i・d．Th・・1tit・d・w・・m・・・…dbyth・

a1timeter of the he1icopter adjusted whenever a1anding was made．The thermometer used in the measurement was attached to a door of the he1icopter，and the bu1b was covered with a semicy1in−

drical meta1p1ate so as to shade the so1ar radiation and to venti1ate better．The resu1t was quite good．The accuracy was about土1．0oC．The readings of the thermometers set at the summits

一21一

北陸地方にお；ナる雪害に関する研究（第4報）防災科学飾総合研究報告第10号1966

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（200m）and M1t．Atera（1，509m）are compared・

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the he1icopter，the resu1t obtained from Fig．5is as fo11ows：

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一22一

 1． まえがき

 1．1研究目的

 なだれ予知に必要た知識を得るための観測技術の開拓 を行うこと．

 1．2研究経過概要

 先年度までの研究成果〔1〕のうち，特に新雪系の大型 表層なだれを予知するためのキーポイソトとして重要性 が明らかにされたすべり面雪層の粒子構造とその生成環 境の観測を推進することに努めた．そのため，塩沢の雪 実験所におげる気象・積雪観測のうち，特に天空放射と 雪面放射の測定装置受感部が冠雪に覆われたり，降雨で 濡れたりするのを防止するためのエアカーテソ付支持柱 を試作し，地温・気温も同時に自記記録せしめるよう工 夫した．また，山稜上の気温測定を調査区域内の5か所

（図一1）で試みる一方，ヘリコプター側扉の外側に日 除覆付の細径温度計を取りつけ，飛行中各種高度の気温 を測定した．

 先年度と同様，実験所を含む100km円内の山岳地域 を対象とし2月初旬から3月下旬迄の問，所構内に常駐

するベルKH−4型ヘリコプター（朝日ヘリコブター

K．K．所属）により，飛行可能な晴天目には必ず巡回飛 行し，各山腹に発生している白然なだれ跡を克明に観 察・写真記録した．この問，自記温度計（写真一6）や 最高最低沮度計を設置した5地点に着地し，その汎度測 定を試みた．また，すぺり面採集は数回試みたが，今冬 も3月までは異常寡雪にわざわいされ，なだれ発生数は 比較的寡なく，なだれ破断線のけ近に好都合な着地一々が なかったり，山稜からの距離が遠すぎてザイルがとどか ず危険であったりしたため，最初計画Lた多数例蒐集は 不可能であった．しかし，最後に採集したすべり面雪屑 については，実験所に持ちかえって低沮室内で薄片観察 した結果（写真一1〜4），きわめて貴重な事実を見出す ことが出来た．すなわち，この雪層の粒子形状から判断 すると，すでに斜面方向に引張応力をうけて部分的に伸 長あるいは破壊していることがわかる．同じことが，先 年度採集したすべり面雪層付近にも見出された．また，

先年度の例と同様，高々厚さ1cmの薄いざらめ屑のけ 近であることも興味深い．

 この雪層が形成された月目とその時の気象環境もやや 推定し得た．わが国ではこの種のなだれの起き易い風下 斜面が，ちょうど南向や南東向で，日射の影響が大きい ということも重要な因子となっているようである．また 過去3冬期の空中観測の体験の結果として次のことがい える．すなわち空中観測はきわめて効果的ではあるが，

その前提として，まず観測者がなだれの起るべき多種多 康の山腹斜面を熟知しなげれぼならない．そのために山 腹斜面を区分して，写真によって整理しておくことが必 要である。実際に使用したそれら区分写真の実例を添け しておいた・地図（図一1）参照のこと．これら海抜 1，700mないし2，000皿の利根川最源流流域の稜線はな だれ観測に適しているので，将来の観測に備える意味で も，ここにまとめて示すことにした．

 この研究は，科学技術庁国立防災科学技術セソター一の 依頼に伴い交付された調査委託費により行なわれたもの で，野外観測・低温室内薄片観測およびデータ整理に助 力された林・遠藤・平賀の諸氏に対し，ここに謝意を表

明する．

 2．研究方法および結果  2．1気象・積雪

 塩沢における気圧・最大風速・積雪深・積雪重量・峰 雪深・天気・最高最低気温を図一2に示す．気温と雪深 曲線がほぽ並行して上下することは例年のとおり，積雪 は例年に較べ著しく寡なかった．

 快晴の目は1月26目，2月11，3月9，15，23，28日

晴天日は1月17，ユ8，19，2月8，13，ユ8，20日，3月

3，7，19，29目である・また降雨のあった日は1月

20日，2月10，14，21，3月17，18目，これらの目には 雪面が強い日射をうけ，あるいは南風の吹込みで暖気；こ さらされており，後述のごとく山稜上気沮も上昇してい るから，すべり面が形成される可能性が強い．

 積雪屑に対する熱収支を記録するため，特別の支持柱 を試作した（図一4）．写真一5のとおり2本の支柱の上 にエプリー日射計とベツクマソ・ホイツトレー放射計を 水平に取りつげ，各受感部の上部にエアカーテンを形成 させるための噴気ダクトを配置し，柱中部に取りつけた 送風機（150W）により．下向きに開いた吸込口から雪の 混らぬ空気を吸込み，噴気させるようにした．枠組みも，

出来る眼り冠雪を防ぐように設計したが，結果はきわめ て良好で，一番悪条件の時でも，写真一5bのごとく，

わずかにエプリー目射計の周囲と噴気ノズル上とに積も った程度で，それも日一出後数十分で落下してしまった．

ノズルの側壁に細孔をあけ，また，エプリー日射計の取 付台を小さくすれぼこれらの冠雪は防止山来ると思う．

なお，放射計の受感部は雨を防ぐため穴明きの透明ポリ エチレソ袋で覆い，好結果を得た．

 また，この吸込口内部に抵抗温度計の受感部をつるし て気温測定を行った．地表および地表下75cm及び25cm の地中温度測定にも同種の受感部を用いすべて自記器減

一23一

北陸地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

に記録せしめた．2，3月の間，ほぼ次の値が測定された。

 地表：0．C，地下O．25m：3。→2〜，地下O．75m：

十6。→4．c，地面の熱伝導率を1，000ca1／mh．cとす ると，地下から地表に供給される熱量は，面積1皿2に つき1日240，000ca1／m2dayであり， これがすべて融 雪に費やされるとすれば3，000gr／m2の雪，あるいは相 当水量3mmの雪がとかされていることになる．

 2．2調査地域内の積雪深

 先年度と同様，調査地域3か所，南越鉱山，奥只見八 崎，清水峠（各漂高500，800，1，450m）の積雪深を図一

3に示した．山岳地域の積雪深測定は簡単でない．風の 弱い場所であれぼまだ良いが，清水峠のような稜線上の 積雪深は，雪が峰っていても減少する場合さえあるから・

目的により場所を選定しなけれぱならたい・図一3の場 合，1月26，31日，2月9，14目，3月9日に見られる急 減は，調べて入たところ，南風が吹いた晴天日であるこ

とが明らかになった．後述，温度測定を行った5か所の 内，阿寺山（1，510m）以外の山稜上では調査期問中ほ とんど積雪の増加は見られず，したカミって最高最低温度 計をとりつけるために試作した携帯用支柱は，高さ2m

（内下部50cm位は雪中に埋めた）で充分であった．ただ し阿寺山だけは2月下旬の降雪時に埋没してしまった．

 3月23日に発見，採集した表屑なだれ（写真一1）の すべり面は，図一3の2月8日から14目，および20，21

日の晴天暖気の際に形成されたものである．

 2．3 山稜上気温測定

 次の5地点を選び，最高最低温度計を置いた．

  1． 呵寺山    （1，509m）主稜線の8km風上   21灰吹山サドル （1，730㎜）

  3．越後沢山サドル（1，730m）

  4．小沢岳山頂  （1，944m）

  5．柄沢山山頂  （1，900m）

 最高最低温度計は日よけ板をつけて折たたみ式の支柱

（高さ2m，直径4cm，アルミ管製）に取りつけ，支柱 基部を開脚して，50cm程積雪中に埋め込んだ・柱頭に 長さ2mの赤布帯をつげ，着陸の際の風向判定に用いた また，強風と振動を考慮して，北側に支線をとった．

 しかし，この方法による気温測定は完全に失敗だっ た．というのは，風による支柱の振動で温度計内の指標 が移動してしまう．またヘリコプターの機体に付けた日 よげつき温度計の指示と比較してみると，晴天穏和の日 にはどうしても指示値が高すぎる．しかし，例えぼ阿寺 山以外の地点では，冬中，積雪増加が全くないことや着 氷の成長など，今後この種の観測設備をする際には有用

な体験が得られた．

 阿寺山には，週巻白記温度計を設備した．写真一6に 示したようにたくさん孔をあけた木箱（百孔箱）に入れ て用いたが，心配した時計の凍結による支障は起らず，

良好に動作した．快晴の日のヘリコプターによる気温測 定値ともほぽ同一値を示し，主稜線上気温の推定に役立 てることができた（図一5）．

 標高差100mに対する気温減率は平均0．6〜0．㌍Cと いう常識的た値を示した．天気別あるいは気温別に調べ ると，上の値は特に降雪時，北西風の際で，暖気侵入の 際の減率は0，4〜0．5．C！100m位に減少Lている．他 方ヘリコプターによる高度別気温分布の観測からも同様 の結果が得られた．

 また，図一5の塩沢と阿寺山との気温曲線をよく見く らべてみると，夜問晴天の際の早朝の気温降下は，阿寺 山では塩沢のように顕著ではない（2月25，28日，3月

3日，9日，12日）．この傾向は山稜上の気温の特長と 考えられる．

 以上を総合すると，海抜1，800m位の山腹と塩沢（200 m）との気温差は，降雪時には約10．C，南風晴天時に は平均プC位ということになる．したがって塩沢の気 温が十プC以上に上昇した際には，問題の山稜1寸近の 気温も0．C以上になる可能性が出てくる．

 わカミ国では，この種のなだれの起りやすい風下斜面が 丁度南面あるいは南東に向いているため，晴天日には日 射による雪面変質が起る．しかし，2月には常時一10℃

近いこれらの高所では，雪温も相当低いから，その影響 は積雪深部にはおよぼず，せいぜい，表面下数Cmにと どまる．南風暖気の気温がガC以上に上昇したとLて もその持続時問は一般に短い．また，雪面は0．C以下 に保たれ，断熱された雪面直下の日射による融解が起こ

り薄いざらめ層（融解による）が形成される．雪沮が充 分低い場合，強い日射をうけると，その雪面は太陽の方 向を向いたササクレ状を呈するのが普通である．ところ が，3月15目米子の頭東尾根上において，写真一12cに 示したような，表面が1枚の薄氷板で覆われたいわゆる サソクラストを観測した．薄氷板の内部は，普通のササ

クレ状であり，約1〜2cmの空隙ができていた。裸の

ササクレ状雪面と，このような薄氷板付ササクレとの差 がどのようた気象条件の差に対応するのかは，その生成 過程を観察したわけではないから正確にはわからない が，雪粒の種類，気湿，日射の組合せ如何によるものら しい．また，ササクレ状の融解結果として，下部細粒雪 屑中に大粒化したざらめ層が何本も襖状に足をおろす・

一24一

 この種のサソクラストがすべり面と密接な関係のあるこ  とは後述のごとくうたがう余地がない．

  2・4すベリ面雪層の粒子構造

  3月23日朝の観測飛行で巻機山・米子山問の上トゴト  ウジ沢沢頭東向斜面に写真一1bのごときなだれを発見  したので，すべり面の採集を行なった．この場所は，中  央から向って左半分の表屑（3月3日以後の層）が落ち  ているのを8日（写真一7bの右端）に確認しているが，

 このなだれはおそらく22日午後から23日の朝の間に発生

 し，すぺり面は2月8，11，14の2重層と，その50cm  上部の2月20，21日の単層との2枚で，便宜上おのお

 の，主すべり面，副すべり面と名付けておく．今冬もま  た，霜ざらめの層は全く観測されなかった．

  2．4．1主すベリ面（写真一2，3）

  2月8日から11日までの高温の際に出来たざらめ層  （下側）と・14日のざらめ層との2枚が厚さ約1．5cmの  中問雪層（12日の降雪）を狭んで二重構造を呈してい  る．上側のざらめ層は写真一2fに示すとおり，比較的  明瞭均一であるが，下側のざらめ屑は1〜2cmの厚さ  をもち，縦方向の割目状空隙が見られる．これは，日射  をうげた雪面のササクレ状態の痕跡ではあるまいか？

上中下の細粒雪層は，普通の締り雪ではなく，霧粒などの  過冷却水滴にさらされ互いに付着し合った山地特有の雪  粒である。また，写真一2fを仔細に観察すると，側方  すなわち斜面方向に引伸ばされた雪粒子を見出すことが  できる．これらの傾向は写真一3によく現われている．

  2・4・2副すべり面（写真一4）

  厚さ約1・5c加であるが，少し立入って観察すると次  のことがわかる．

● この単一層の3〜4mm上部に，空隙の多い薄層が見  られる（写真一4c）・ざらめ層の上隈は着氷で凝固した 雪粒で明確に仕切られているが，下側隈界は，上側ほど 明瞭ではない・さらに細かく観察出来るように，写真一  4dを示した。上隈にくらべ下隈は除々に変化している  ことが分る・また，ここで著しい特長は，雪粒がすべて 側方1すなわち斜面方向に引伸ぼされていることであ る。特にざらめ層中央下部右寄に，確実に引伸ばされて ちぎれたことを示す雪粒も見られる．こういう目でみる  と，先冬期観測した薄片にも同じ傾向が見出された．

 以上，主・副両すべり面に見出された雪層中，しもざ  らめの形跡は全くない．

 なだれ発生前の積雪層内応力を計算すると斜面方向の 引・圧応力の最大値は，

         1   且、

    σmax＝       ×  一＿＿sln2ψ

       ｝／1＋τ  2

 ψは斜面の勾配，払。は鉛直に測った積雪重量，リぼ ポアソソ比である．これでは積雪重量の半分程度，すな わち，3mの深さの積雪で50grlcmコ以下でしかない．

これは底面すべりを伴なわぬ場合であるが，もし，底面 すべりが存在すると，はるかに大きな値となる．ここで 観察されたような変形胴は，上部積雪屑に対して底面す べりを起したと同じ効果を与えるから，なだれ発生直前 の一触即発の状態がこのようにして生れる可能性が考え られる．今まで，底面すべりは、ある雪層の明瞭なせん 断破壊の起きた場合のみについて考えて来た．

 写真一4dのように，すべり面付近の弱層で，不明瞭 な部分的破壊による変形が起っているとすると，事は極 めて重大である．今後実験的に確かめる必要があるか

ら，ここではこの程度に止めておく．

 2．5なだれの記録

 先冬ほどではないが，今冬もかなりの数のなだれの写 真記録に成功したが，前報告書のなだれ分類の基本的考 え方をくつがえすいかなる事実も見出されなかった．

 ただ，多種多様の山腹斜面を対象とし，へ…コブクー の機動性を活用してなだれ監視を行う場合，各山腹斜面 のでこぼこなどに関する観測者の知識カミ前提となる．観 測者は，すべての1⊥1腹斜面を細かく確実に知っていな：ナ れぼならない．ところが，山の斜面というものは，どれ も一見同じような形をしており，なかなか区別しにく く，応々にして問逮いを起Lやすい．

 そこで，山腹斜面の区分写真を作った．利根川流域を 仕切る問題稜線について，実例を写真一5以下に示し た．毎日の観測飛行におげるなだれ記録を，このような 区分写真を使って行なえぼ，その場所の地形に特別に習 熟した観測者でなくても，一応問違いなくなだれ観測言己 録をすることが出来る．

 この稜線は恰好のなだれ観測地域であり，将来だれか が，この観測を行なう場合も考慮して，特にこの区分写 真を示しておく．

 2．6風下山腹の雪面表情

 風下山腹の雪面にさらされる気象環境を示す一例とし て先にサンクラストを示したが，風による影響も，雪面 の†莫様に現われる．写真一12aは柄沢山東面に現われる 風紋で，写真一12bにはその形成の一過程が示されてい

る．詳述はさけるが，別の機会にこれらの雪面表情につ いて記述Lようと思う．

 参考文献

1・荘田幹夫：なだれの発生機構 I，II．鉄道技術研   究所または科学技術庁，1963および1964．

一25

北陸地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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北陛地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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    図一4 日射言十，受感部，支持柱

Pyrhe1iometer，its sensing e1ement and supPorts．

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北陸地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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    図一5塩1尺（海抜200m）と呵寺山（1，509m）の気温変化

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（1，509㎜above m．s．1．）．

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    写真一1 なだれとそのすぺり層の採集作業（昭和40年3月23目）

採集は上部破断線の右端（a■参照）で行なった．主すべり面は2月14口の胤副 すべり面は2月21日のl1角とする．

An ava1aηche，and samp1ing from its s工ide surface（March23．1965）．

Samp1㎞g is done for the right end（see a）of the upper rupture line．

Pri加ary s1ide surface is assumed to be the surface of February14，

and the secondary s1ide surface to be that of February21．

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北陸地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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写真一2主すべり面の粒子構造 a，b…影写真，c，d，e…接写，f…顕徴鏡写真，各1目盛が1mm Granu1ar structure of the primary s1ide surface．a，b…by shadow photographing；c，d，

e…by contact photographing；f…by microphotographing；each graduated in mm．

一32一

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6559（I〜3G〕

     写真一3主すべり面の粒子構造 影写冥（c）で明らかなように，2皿構造である．

       a：試料G，b：試料F，倍率は同じで1口盛が1mm．

Granular structure of the pr工1nary s1ide surface．As is c1ear1y shown in the shadow photographing （c）， it is of a doub1e structure．

a shows the samp工e G2md b the samp1e F；each graduated in mm．

      一33一

北陛地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10亭1666

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写真一4副すべり面の粒子構造 a…影写真，b…接写，c…顕微鏡写真    Granular structure of the secondary s1ide surface．

  a…by shadow photographing； b…by contact photographing；

  c… by microphotographing．

35一

北陸地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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北陛地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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北陸地方におげる雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究報告第10号1966

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北陛地方における雪害に関する研究（第4報）防災科学技術総合研究織告第10号1936

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 写真一12 a…柄沢山，束向斜面上の風成波紋（風下側）

       b…本谷山束にて，風成波紋のふぶきによる成長例        C…サソクラスト 米子ノ頭東出尾根上にて

a shows the wind ripp1es， b the wind ripp1es grown up in a snow and wind storm，and c the sun crust．

一43一