国立防災科学技術センター研究報告第41号

1988年3．月

551，578，45／．571

地吹雪時に観測された湿度上昇
佐藤篤司＊・東浦将夫＊
国立防災科学技術センター新庄支所

Observationof

m1ative

h皿midity

jumpd11ringsnow

drifting

By
Ats皿shiSatoa．nd

MasaoHiga−shiura∫〃ψ肋α舳，Nα加〃〃他∫ωκ庇C舳工〃〃1）云∫α∫妙乃刎〃6o〃τo冶α〃吻6んゴ，∫ゐ肋ノo，γα閉αgαね996／4カαη

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snow

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Prefecture．Snow

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described，andexperimental

theandsimple

equationof

ca1cu1ationismadesublimation

from

ato

sma11

sphere．

1．まえがき昭和62年度の地吹雪観測は青森県五所川原市毘沙門で実施された．その中で露点湿度計（デューセル自記湿度計）による観測中，地吹雪の襲来と共に相対湿度が急激に上昇する現象が見られた．この湿度上昇は降雪を伴った吹雪のときと，降雪のない地吹雪のときの両方の場合とも見られた．前者のときは湿った下降流の影響が大きいと考えられるが，後者のときは飛雪粒子からの昇華に湿度上昇が起因すると考えられる．そこで地吹雪の場合について，実験で得られた昇華に関する経験式（ThorpeandMason，1966）を用いて観測された湿度上昇を

ホ雪害防災第2研究室

一397

国立防災科学技術センター研究報告第41号

1988年3月

調べてみた．

2．観測

地吹雪観測点における気象の自動計測は昭和61年12月18日より昭和62年3月16日まで，このうち有人観測期問は1月16日より28日であった．

図1は地吹雪発生時の各気象要素で，上から風速の10分問平均値，相対湿度，気温，反射型霧濃度計による視程の各時間変動を示す．この期問は気温は一1〜一5℃と比較的高く，風は北西，5〜8m／sであった．

この日，地吹雪は午前6時頃から連続的に起こり午前11時すぎまで続いた．激しい吹雪ほど視程が悪化するので，地吹雪の発生とその規模は図1の視程の記録が直接的に示している．

このときは50m前後の中程度の地吹雪が3回程度発生している．
風速
＾帖

工Om／s

50o℃と二目ヌL

一皿

5一10％

JF

湿度B

＾

E

lo0Hl90G

8070

D60、視程50F70■

100200
＾

2

図13E
DB

C456」

HG

78910111213（時）

地吹雪時の気象要素（青森県五所川原市地吹雪観測点）

湿度と視程の時間変動はA，B，C……で示すように良く一致している．矢印で示した地吹雪に対応して湿度は18％上昇した．
Fig．1

Meteorologicaldata

duringsnow

snow

drifting

drifting，observedatGoshogawara

City，Aomoriofhumidity．

Prefecture．
Arrowshows

theaccompanying

一398一the18％jump

relative地吹雪時に観測された湿度上昇一佐藤・束浦

湿度の時問変動と視程の変動は，例えば図のA，B，C等が示すように良く一致しており，記録紙上の各ピークはそれぞれ対応がつけられる．すなわち地吹雪が起こって視程が悪化すると，ほぼ同時に湿度が上昇していことがわかる．ただし，視程計の応答速度が3〜4秒なのに対して，湿度計の方は数分から10分程であるため，湿度の変化は視程変動より遅れて記録されている．

地吹雪の強弱と相対湿度との関係を調べるために，飛雪空間密度を求めた．視程と飛雪空間密度との関係は竹内（1980）の求めた次の経験式を使用した．
（1）

V二42，0D■1・o01

ここでDは飛雪空間密度（g／m3），Vは視程（m）である．吹雪発生による視程のピーク値を飛雪空間密度に変換し，その吹雪によって生じた湿度のピーク値をグラフにプロツトしたのが

図2である．これは昭和62年1月17日から22日までに起こった吹雪について調べたものであ
100

1仙・．

㌧．

■

‡‡

φ

相対90←

ぐ■

o湿度％

8070■

■

■

600．O

O．5

1．0

1，52．0

飛雪空間密度（9／cm3）

図2

飛雪空問密度と相対湿度
地吹雪の飛雪空間密度とそのときの相対湿度．（葦）は降雪を伴ったとき，◎は降雪を伴わない地吹雪時の値．
Fig．2

Driftwithdensity

so1idandrelative

humidity，Φindicates

precipitation，◎indicatesnodrift

precipitation．

る．同図の中には明らかに降雪を伴った場合（⑥印）と伴わない地吹雪（◎印）について区別して示した．

この図から，降雪を伴うときは飛雪空問密度Dが小さくても湿度が飽和近くまで上昇することがわかる．一方，降雪を伴わないときは，分散は大きいもののDと湿度には強い相関が一399一

国立防災科学技術センター研究報告第41号

1988年3月見られる．地吹雪の場合には，空気中に多くの飛雪粒子がある程，それに応じて湿度が上昇している。すなわち地吹雪時には飛雪粒子の周囲が飽和水蒸気圧になっていないために粒子は昇華するが，飛雪粒子の空問密度の増加にともなって全体の昇華量が増えるものと考えられる．

3．雪粒子からの昇華

空気中に舞い上がった雪粒子の昇華に関しては，Thorpe＆Mas㎝（1966）による精密な室内実験がある．それによると風洞内に懸垂された半径rの微小な氷球からの昇華速度は次式で見積られる．

dm

2πr（ρ加一1）

dt−kT』u）（長￥一1）・。ホ。）（2）dm
一：氷球の質量変化速度dt
ρ ：氷球から十分離れた周囲の水蒸気密度
ρ、：温度丁における飽和水蒸気密度

L：昇華の潜熱k：空気の熱伝導率

丁：雰囲気の温度

R：気体定数

D：空気中の水蒸気拡散係数

Nu：ヌッセノレト数

Sh：シヤーウツド数

また彼らはレイノノレズ数が10＜R。＜200の範囲で，NuとShについてはNu＝Sh＝1．88＋0．58（R。）12と実際上表わせることを示した．

上式を用いて地吹雪の吹送時問等を見積ることができる．前記の観測期問に見られた吹雪による湿度ジャンプを一つずつプロットしてみたところ図3となった．ここで言うジャンプとは湿度変化のピーク値とその直前の極小値との問の変化量である．横軸は視程より求めた

飛雪空問密度である．この図で強い地吹雪のとき，すなわち空問密度が大きいとき必ずしも湿度のジャンプ量が大きくないのは，湿度計の時定数が大きくて吹雪強度の細かい時問変動に追随できないためであろう．しかし，降雪を伴う地吹雪時のものを除くと，湿度ジャンプ

一400一

佐藤・東浦地吹雪時に観測された湿度上昇

40

十湿度30＋ジ÷

十令ヤン●十プ・十％） 20・÷◆十10十O．O

O．5

1．O

2．O

1．5

飛雪空間密度（g／m3）

図3

飛雪空間密度と湿度ジャンプ
地吹雪時の飛雪空問密度とそのとき観測された湿度の上昇
率．令は降雪を伴ったとき，◇は降雪を伴わない地吹雪時の値．

Fig．3

Driftdensity

andjumption，＜〉indicatesnoof

re1ativehumidity。＜幸〉indecates

drift

with

so1id

precipita−

precipitation、

ハ㌶
〃v

2．O

〆

Q。、
ψφ拶φE）

一。．鵬ゆ1．o蝸
掛穆・・（D皿本

く非立イ塁

300μm》

O．O

0

ユO

515

吹送時間（分）図4

地吹雪の吹送時問と昇華量

Fig．4

Sublimation

強さ（視程）の異なる地吹雪が起こす昇華量の吹送時問による変化（計算値）．
driftofice

partic1es

asa

fmctiondensity、一401一ofdrifting

time．Eachlinehasadifferent国立防災科学技術センター研究報告第41号

1988年3月の平均は約18％となる．

（2）式より，飛雪粒子数密度Nのとき，△t秒後の水蒸気密度の増加は次式となる．

dm△ρ＝Ndt△t（3）

上式により，ある強さの地吹雪セルが吹送したときどれほど昇華するかを示したのが図4である．地吹雪セルの強さを視程30m，50m，100mとして分けてある．計算では，吹雪粒子は一様に300μmであると仮定した．この図に気温を指定して，そのときの飽和水蒸気量との比をとれば相対湿度ジャンプが得られるわけである．

平均的湿度ジャンプ18％とほぼ等しい例が図1の矢印の地吹雪である．このときの気象条
件は，気温一5℃，風速8m／s，視程は51mで空問密度としてはO．82g／m3であった．この空問密度の地吹雪が移動しつつ昇華によって湿度を18％まで上昇させたと考えると，粒子をいま全て300μmと仮定すると約5．8分かかることになる．一方，別報（東浦・佐藤，1988）で明らかなように河川は地吹雪の大きな障害となっている．観測点から風上側の河川までは約3．3kmであるので，この長さを地吹雪吹送距離とする．したがって地吹雪セルがそのときの風速8m／s（地上高0．95m）と同じ移動速度であるとすると，観測地点まで約6．9分かかることになる．吹

雪の発生直後は飛雪空問密度は小さいこと，及び露点湿度計には時問的遅れがあること等を考えると，上の計算はほぼ合っていると言えよう．

4．あとがき地吹雪の観測中，吹雪の襲来と共に相対湿度が大きく上昇することに注目して，降雪のないときは地吹雪粒子自身からの昇華によるとして考察を加えた．氷粒子の昇華実験から得られた経験式を用いて，上の考えがおおむね正しいことを示した．

しかし，さらに実証してゆくには，地吹雪の吹送経路に沿って2点以上の観測点を設ける必要があり，また反応の速い湿度計が望まれるところである．

謝辞

本研究の計画・実施等について，中村勉前新庄支所長（現雪害実験研究所）から御配慮を得た．また，木村忠志現新庄支所長に校閲をお願いした．北海道大学低温科学研究所の児玉裕
二博士には参考文献の入手に協力をいただいた．以上を記して謝意を表明する．

一402一

地吹雪時に観測された湿度上昇

参考文

佐藤・東浦

献

1）竹内政夫（1980）：吹雪時の視程に関する研究．土木試験所報告，第74号，1−31．
2）Thorpe，A．D．andB．J．Mason（1966）：The

Evaporationoficespheresandicecrysta1s．肋北ノ1ψμP伽s．，Vo1．17，541−548．

3）東浦将夫・佐藤篤司（1988）：津軽平野の吹雪の風向と吹雪強度の推定について一電柱着雪に注目した吹雪現象の面的調査
国立防災科学技術センター研究報告，No41，387−395（1987年12月5日

一403一

原稿受理）