11
北陸地方の気象の特性
一風と雪について-
椥場重正*長久太郎**小泉徹***
SpecialCharacterigticsofWeatherConditionsinHokurikuDistrict.
-OntheWindandtheSnow-
by
ShigemasaHAsABA,TaroNAGAmsA,andToruKoIzuMエ
AbsbPact
Rapidcompletionoftrafficnetworkisrecentlyrequiredforthedevelopmentofthe
JapanSeaarea
Hbwever,manybadweatherconditionsinwinter,suchasstrongwindandmuch snowfal1,occurinthisarea,whichcannotbeobservedinthePacificOceanarea・
TheircharacteristicshavetobecompletlyunderstoodinordertoconquertheEe上ad conditions・Therefore,wehaveinvestigatedonthefollowingmattersforseveralyears、
LCharacteristicsofwind、
2.Characteristicsofsnow・
Theinvestigationinthefieldshowsthatthefollowingcharacteristicsofwindand
snowintheJapanSeaareaaregreatlydifferentfromthoseinthePacificOceanarea.(i)Windvelocityanddirection.
(ii)Durationtimeandtimebandtoblow.
(iii)Gustfactor.
(iv)Typesofsnowfallandaccumulatedsnow.
(v)Qualityofsnow.
1.まえがき
日本列島の太平洋側と日本海側とでは,とくに冬季において気象条件が著しく異なり,日本海側の それはきわめてきびしく,それが産業,経済,文化などの発展を阻害する一因でもあった。最近「日 本海時代」とうたわれ,太平洋側との格差や後進性を埋めようとする気運が満ちてきているが,こう したいわば日本海側浮上の基盤となるものは,何んといっても自動車道,新幹線など交通ネットワー
*土木工学科**機械工学科***大学院工学研究科(土木工学専攻)
-11-
金沢大学工学部紀要8巻1号1974
12
クの整備であろう。
しかし,ここに立ちはだかるのが冬季における気象条件,とくに季節風と雪であり,まずこれを克 服する必要がある。そのためには何よりその特性をよくとらえ,理解することが必要である。
筆者らは北陸自動車道建設計画にともない,高速道路交通の確保とその安全』住の保持のため,石川 県内のごく海岸に接近した場所において,季節風,飛砂,しぶさ,積雪などの調査を中心に,防風柵 に関する実験や,自然風下における自動車の走行安定に関する実験'),さらには横風送風装置(人工風)
による自動車の挙動について実験研究幻を進めてきた。また市街地域の道路交通の確保のため,積雪,
雪質などについての調査研究も行なってきた。
ここではその成果の一部,風と雪の特性について報告する。
2.風の特性
北陸自動車道建設計画にともない,石川県内では海岸線に沿って道路が建設されることから飛砂の 問題が取りあげられ,飛砂と風の調査が開始されたのが1966年12月で,以後調査の進行につれ,横
風・突風が大きく問題化されてきた。
風の調査は道路建設予定地の,いずれも汀線より10m前後の地点で,基準点として地上より5m の高さに風車型自記風速計を設置して行なった。調査の途中で高さ1.2,,3mにおける風向,風速 あるいは地形の相違による風向,風速の調査も行なったが,ここでは主として基準点における測定結
果について,7ヶ年にわたる資料にもとづき述べる。
資料の整理については,一般に平均風速,瞬間最大風速は10分間平均風速および10分間の間に生
ずる最大風速を示すが,本調査では1時間を単位として整理した。
2.1風向と風速
平均風速10m/s以上の風について,その風向の頻度の1位から3位までのものについて四季別にみ ると図1から図4に示すとおりである。春はその頻度の高いものがSSW~NNE方向にある場合が多 いようである。夏はN~E~S方向にあり,春とは反対の方向に頻度の高いものがある。秋は春とほ ぼ似た傾向を示しており,SSW~W~NNE方向の頻度が高い。冬は従来から北陸地方特有の季節風 といわれるように,頻度の高いものはWSW~NW~N方向にあり,そのゾーンの巾は他の季節に比 べて狭くなっているところに特長がある。
昭和
47
。春 昭和 夏
妬蛎“妃蛆
ランク ランク
ランク
ククク123
SSWWNWNNEESES
風向 風向
図2四季別にみた風向一夏一 図1四季別にみた風向一春一
-12-
伽場・長久・小泉:北陸地方の気象の特性 13
昭和 47
昭
和灯44444 65432
ムエ』
SSWWNWNNEESES←』か ●幻惑 フープ}フ ンンン ククク123
123風向
図3四季別にみた風向一秋一
風向
図4四季別にみた風向一冬一2.2風の吹<継続時間と時間帯
冬季のいわゆる季節風の性質の解明の一手段として,10月から翌年3月までの6ヶ月間において平
年)
Vmean≧15m/s
蕊回
rl L」
10月 (資料6ケ年)
10 1
Vmean≧10m/sVmean≧15m/s
51
5忽回
5
0 10時間:010時間
図5強風の吹<継続時間(1)
10時間
、】
0
図6強風の吹く継続時間(2)
(資料5ケ年) 12月
ⅡⅡ
1
ⅡⅡ
ヨ寺iii
010203036時間
●
図8強風の吹<継続時間(4)
図7強風の吹<継続時間(3)
-13-
金沢大学工学部紀要8巻1号1974
14
(資料6ケ年) 2月
15 穏 回 10
Vmean≧15m/s 5
Vmean≧
''1.m; 102030時間
、熱回5(資料 3月 6ケ年)
Vmean≧10m/s 5 Vmean≧15m/
S5
102030時間0
0 1o時間
10203050時間
図9強風の吹〈継続時間(5)0
図10強風の吹く継続時間(6)
均風速10m/s以上の風と15m/s以上の風について,その風が風向にかかわらず吹き続ける時間を各 年についてしらべ,横軸に継続時間,縦軸に7ヶ年の間の各月についてそのような継続時間の発生し た全回数を示したのが図5から図10である。平均風速10m/s以上の場合で,11月になると継続時間 が10時間以上になる場合が生じ,1月,2月では36時間,52時間という非常に長い継続時間をもつ ものがあらわれていて,北陸地方の冬の季節風の大きな特長といえる。
つぎに,同じ期間について,これらの強風の吹く時間帯を過去7ヶ年を通じて各月の総和,および その平均したものを縦軸に,1日の時間を横軸に図示すると図11から図16になり,10月では大体10 時から16時にピークのある分布を示し,11月は総じて頻度が高くなりはじめ,ピークが11時から16 時になる分布をしている。12月になるとピークが二つあらわれ,一つは4時~8時,いま一つは12時
~16時にあらわれる。1月,2月もピークが二つという傾向があらわれており,1月は3時~6時と 14時~18時,2月はO~6時と13時~17時とであり,長時間にわたり強風が吹さ荒れる状況を示し ている。しかし3月になると全体的に強風が少なくなり,時間帯も12時~22時となる。
)I目
0861
4208642086420
11111劃回矧蕊回瘤什00時210420
巍回 弱国釘仔0,0時0864.20
1剣24681012141618202224時
図11強風の吹〈時間帯(1)
、し
図12強風の吹<時間帯(2)
2.3風の変動特性一突風率一
高速自動車の走行安定に影響を与えるものは,いわゆる風の乱れである。図17は風車型風速計およ び超音波風速計を用いて測定した風速の記録を示したものである。両者の記録では評価時間が異なる が,いずれの風速記録も風速は常に一定の値を示すことなく上下に変動している。つまりゆっくり変●
動する一つの風の上にその時その時の状況により細かな風の変動成分がのっているもので,U:平均風
-T4-
Vmean≧20m/s
 ̄
(資料 10月
6ヶ年) に:lヱハfhZ]
3
2 24681012141618202224
1
Vmean≧15m/s
戸門
戸二一一一一一一 ,Vmean≧10m/s-全回数
--_J-L---J-L-丸-,--,J。〃.「1~x…L--J~.可へr-l~ ̄ ̄’---1-、、クーーエ一一一一一・
椥場・長久・小泉:北陸地方の気象の特性 15
12月
0864204208642
12221111靭回蝋 掬司熱回貧片0000曰●●06543
鋼回朝 0
【] 0
024681012141618202224時
図13強風の吹<時間帯(3)
図14強風の吹<時間帯(4)Vmean≧15m/s 2月
掴回遍片000,
43210
40ヰ211RZ8E
■■J〔 yP2〔 耐mMJ
nJ
02、4681012141618202224時 図15強風の吹<時間帯(5)
0987R主6
3月 (資料6ヶ年)
Vmean≧15m/s
6420
2086420
葱回酬11 蘓回釘片00210
一全回数 …-平均回数 Vmean≧10m/s
2sec
u 曰→
0.-F--F-一一一一一一一イーーr-- ̄~ ̄~~ ̄一元---,-斤L_--
iWqW1fvv9Iwhサイ
24681012141618202224時
図16強風の吹く時間帯(6)
図17風速の記録÷;露襄畳蕊
-15-
月
1
sノ
、
02三一naem
V 年ケ7料査!〈
I 親回鍾片DDDD0
8642020
1186543210
6343230382 62 時422202816141210186420
LWr;l::二JAUlTLTLu Vmean≧15m/s
-L----JJ .』・' J--~~~~~ 頁一
1コ」
_~,-,’-1-'工’」
白 1 --1.rベ二J~--16
金沢大学工学部紀要8巻1号1974速,U:瞬間風速,〃:変動風速,とすれば
〃=U+〃
とおくことができる。
風の変動特性をあらわす方法としては,突風率,乱れの強さ,変動率などがあるが,いま突風率に
ついてみると,突風率はある評価時間内での瞬間最大風速と平均風速の比であらわされる。すなわち叩数
一一回9生トファクター)G
強風の発且 月突風率
(ガス 表111
12月10月
|全回数|舌豪 VmeanlV…|全回数|舌裏
|全回数|舌裏 VmeanlVmax
VmeanlVmax
sjl
m
nvF0〈UFO〈U戸、(UFO〈UFD〈UFoo』o】O』o』ndnoo】o]no0』(。q)ss
lllJmm〈UPb
イ上『上28028068
●●●●●●●●939140妬佃巧000382 41
110m/s
oムワ]、凸O』、。(。9】O△、。o】qJ(。
〈UFO(UFO〈UFO(UFO〈UFO(UFDm
lls146 25 91402317 695640089000
0
2
slJ
m
0505050505059』n△0』0]、。(。。』ワムハ。0】(。(。
10m/s 61
115 243 501700501000 585 232
●●●●●●
201900435000 0 2
1409900007523 3 24 71
1725 372802
●●●●●●●●●
003100361022
2115m/s 15m代
20m/s 20m/s
20m/s
25m代 25m代 25m/s
資料5ケ年 資料6ケ年
資料6ケ年
2月
3月 1月v…|v…|全回数|舌裏
|全回数|舌裏
V…nlV…|全回数|舌裏VmeanlVmax
20m/s
25 20 25 30 35 20 25 30 25 30 35
o』0日0】o』nDnO9】9】(。。』、。q)
n〉FD〈UFO〈UFO〈UFO〈U5〈UP0 m
Jls 10m代618700826124
(06(U、。o]00(0R)109】(U ●●●●●●●●●●0o】(UR)
(。【l(Uo】n〉7010m/s
3
sl
m 050505050505 222233223233 22880268
●●●●●●●●909110602000 53 44 2
619950134000 495 301 21 22
91
10m/s
94
35 65916531 738811703300 4 27 57 902110284010
●●●●●CD●●●●64616146744
15m代
15m/s 37
1
15m/s20m/s 35 20m/s 20m代
25m代 25m代 25m/s
1
資料6ケ年
資料5ケ年
資料7ケ年
まず風車型風速計の記録から,平均風速10m/s,15m/s,20m/s,25m/Sにおいて,おのおの瞬
間最大風速が20m/s,25m/s,30m/s,35m/sが発生する回数を過去7ヶ年の10月から翌年3月ま でについて整理すると表1に示すとおりになる。ただし平均,瞬間最大風速をとわず,各風速はつぎ
の範囲のものである。
-16-
伽場・長久・小泉:北陸地方の気象の特性
17
表1より北陸地方の海岸部では平均風速 15m/sで瞬間最大風速が20m/sから25
m/sという場合が一番多く発生し,つい で平均風速20m/sで瞬間最大風速が25 m/s前後という場合が第2位を示し,いずれも11月から急に多くなり12月に最大と なり,1月,2月もかなり多くの値を示し
|風速表示|風速範囲
風速表示|風速範囲
ssSII1J11mmm
nvFD(U 『1勺上9』
10m/s~13m/s l4m/s~18m/s l9m/s~23m/s
25m/s 30m/s 35m/s
24m/s~28m/s 29m/s~33m/s 34m/s以上
なり,1月,2月もかなり多くの値を示している。
つぎに平均風速が10m/s以下,10m/sから15m/s'15m/s以上の三区間について瞬間最大風速 が,20m/S以上の発生したものについて突風率を求めてみると表2に示すとおりで,各年を通じて資
料数は異なるがほぼ等しい値を示した。また突風率は評価時間により異なるといわれているが3),表2 は別として,超音波風速計の記録から求めた突風率を縦軸に,評価時間を横軸に図示すると図18に示 すとおりで,従来の結果3)4)5)とあまり変らない。
表2尖風率
10m/s
15m/sl 10m/s
以下 15m/s
以上 1.9
1.8 1.7
●1.6
年 Dnl91972 1971 1970 1969 1968 1967
2.65 2.81 2.42 3.67 3.06 3.08
1.77 1.76 1.78 1.64 1.67 1.97
1.50 1.52 1.48 1.38 1.54 1.76
)
今成1,M束(8
針1.5
霞L4●●●●3210
Dckl91111
581020406010C 評価時間(秒)
図18突風率と評価時間
3.雪の特性
北陸地方における冬季(11月~3月)の降水量は他地方に比べて特に多く,12月~2月の合計降水 量は東京の4倍強,年間降水量に対する割合は東京で12%であるのに対して30%強と大きく,年間 降水量の約発が雪として降っていることになる。さらに北陸地方は冬季でも比較的気温が高く,他地 方の雪質とはかなり異なるものと考えられ,除排雪の計画を立てるにあたって雪質をよく知っておく
ことは機械力を効果的に使用するためにも必要である。
3.1降雪・積雪の型式
北陸地方における降雪の特長としては,1日あたりの降雪量が多いことがあげられている。過去14 年間の冬季(1957年12月~1971年2月)の金沢気象台による資料にもとづき,1日あたりの新雪量の 階級別頻度(%)を示したのが図19である。また総積雪量を,昭和38年豪雪の年(1962年12月~1963 年3月)を1として示せば図20の右側のグラフとなり,各年の降雪期間を通じての1日あたりの平均 積雪深は同図の左側のグラフのようになる。
-17-
金沢大学工学部紀要8巻1号1974
18
積雪の型式(1)
表3降雪
鬚斉寧晉|鬚雪菱匿雲ヲ
根雪の月・日 年
1.18
1.24 32cm
%’1957-5811.16
63 2
Ⅲ一繩 50%
10%
3.29 17
(5)雛獅騨 16n超皿妬、調い妬、 0’’’’’’’一一一一 5,遁加閉釦弱仙妬印弱
3.28
1.7 1.17
58-5911.5 1
1.30 37 1
59-60 1.23 97007
2847911
12.28 1.2 1.12 2.2 1.18 2.16 60-61
1 1.26 1.31 58 61-62 1.20 63
2
2.15 19
2.13
86 17 177 62-63 12.31 1.3
1.15 1.28 1
過去14年間の冬期(1957.12~1971.2)
における1日あたり新雪量の階級別頻度 分布(%)(金沢気象台資料による)
63-64 2.1 2.5 26
図19 2.11 2.14 13
64 64-65
-- ̄1.9
2.2
1.12
-2.6 17 3
2.24 27
2.23
き』
12.24 12.25 65-66 1.2
総横雪量(62.12~63.3を1
平均積雪深(c、) Oとする)
2.18 2.22
DB
2.28
2.5 2.7 57.12~58.3
59.1~59.3 59.12~60.3 60.12~61.3 61.12~62.4 62.12~63.3 63.12~64.3 64.12~65.4 65.12~66.3 66.12~67.3 67.12~68.3 68.12~69.3 69.12~70.3 70.11~71.3
12.12 21 6-67 12.11
6
30 12.28 12.29
1.5 1.10 1.18
789 245
三 三八豪雪(1962.12~1963.3)を 0.5 1.0’68-69 6 7-68 12.8 12.25 12.30 1.3 1.31 2.13 1.16 1.26- 12.11 12.25 12.31 2.2 2.19 1.16 1.28 2.12 2.18 2.22 1.8 1.15 35 19 29 23 70 15 42 47 3769 0164 5 4
1とした各年の総積雪量(右側)と 各年の平均積雪深(左側)(金沢気 象台資料による)
図20
一一識3
3.13
05
112.24 3.12
----
12.27
13
--
17
-
0’11 12.29
69-7
1.7
1.11 21
10 55 1.5
つぎに同じ資料より,各年において根雪となった 5
月日,積雪最大となった月日とその積雪深,および 積雪深10cm以上の積雪ブロック数(積雪と消雪が くり返される回数,すなわち積雪のピークの回数)
をまとめてみると表3のようになる。また最大積雪 深の階級別回数,根雪になった月の回数,積雪ブ ロック数の回数,各積雪ブロックにおける最大積雪
1.14
- ̄ ̄1.18 3.8
3.5 18
3.19 3.20 19
70-71 1.4 1.6 17
1.23 2.1 2.11
604 197
1.23
3 28 19 3.10
3.14 3.6
深を示す月の回数をまとめてみると,表4のように
-18-
伽場・長久・小泉:北陸地方の気象の特性
なる。表4降雪・積雪の型式(2)
19
以上の結果から降雪・積雪についていくつかの特
長をあげることができる。
1.過去14年間を通じての最大積雪深は110cm
~120cmであるが,最大積雪深の階級別頻度(%)
は,10~20cm(27%),20~30cm(18%),30~40 cm(9%),40~50cm(7%),60~70cm(10%)
70~80cm(7%)となる。
2.最大雪積深の時期は,1965年~1966年,1967 年~1968年が2月下旬であるのを別とすれば,大部 分が1月中旬(15日)から2月上旬(5日)までの
間にある。
3.名年について積雪ブロック数を調べてみる と,ブロック数3個の年が4回,2個の年が3回,
4個の年が1回,5個以上の年が2回となる。ブロ
ック数が1個のとぎの最大積雪深は他にくくて大き
く,平均して101cm,2~5個の場合は90~94cmのこともあるが,平均すると30~52cmとなり,と
くに30~40cmの場合が多い。
4.いわゆる根雪になる月は,最大積雪の多くあ
▼
最犬積雪深 |根雪になった月
回
261543643221
11n
C 000000000000 123456789012
111く二一三一二一一一一一二一二二一二一ぐ一一二一二一くくくくくくくくくくく
00000000000 12345678901
1112月6回
1月13
2月12 3月4積雪ブ…■麩|露議鐵 l潟:ロド損,ip i潟ID詔,:
5個]:1‘,
らわれる1月,2月に多く(12~13回),12月の場
合は1月,2月にくらべて約乾,しかも12月下旬に根雪になる率が多いようである。
5.海岸部と山間部での積雪深の違いは,海岸部では山間部の約払~船であり(図21,24参照),
消雪も山間部,平野部よりはるかに早い。
3.2雪質6)
北陸地方における雪質は他の地方,とくに北海道,東北地方などに比べてシメリ雪が多く,これま での測定結果をみても新雪密度で北海道では0.05~0.069/cm8なのに比べて北陸では0.083~0.094
9/cm3とかな大りさい。
このような雪質の差異は,北陸地方では降雪量の割に気温が高く,降雪後短時日でザラメ化し,他 地方であまりみられないシメリ雪とザラメ雪の互層を生ずるためと考えられる。
1971年の雪に対し,金沢大学工学部構内の地面上と模型路面上において雪質調査を行なった。また 平地路面上と比較するため北陸自動車道根上試験路上(海岸部)および湯涌(金沢市の山間部)でも
調査を行なった。
積雪の性質は,まず観察によって断面の各層を新雪(N),シマリ雪(S),ザラメ雪(G),氷(1)
などに分類し,各部分の積雪深,密度および抗せん力を測定し,さらに積雪深の変化なども測定した。
3.2.1雪質と密度
図21に雪質と密度の変化を示した。この試験結果より,新雪では密度0.069/cm3であるが,短時日 で0.3~0.49/cmsという密度に変化し,とくに海岸部ではその傾向がはげしいことがうかがえる。図
22は路面上の雪質の変化の概要を示したものである。
-19-
20
金沢大学工学部紀要8巻1号19741971
I(
械雪深mml
a0Op、00000
80.
稲
70.雪 深
60.(c、)50.
40.
30.
20.
10.
0.
【胆Ⅱ 脇(lluZUZjU4
密度(g/、?)
19712.06 12:00
+0.5℃
地面上 2.12
17:40 +1.4℃
2.08 15:10
+0.9℃
2.13 10:45
+4.6℃
2.07 10:40
+3.2℃
2.15 11:25
+5.0℃
緋
00J丙fiE6E6H耐UH-m6H1ilUmH-i#IIP{111(
く槻雪深叩 1密度(g/cmP)
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〕0.C
30.C
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10