雪氷チーム

Snow and Ice Research Team

降水量・気温・風速から積雪深を推定する手法に関する研究
Study on Techniques for Estimating Snow Depth from Precipitation, Air Temperature, and Wind Speed
一般的に、降雪量や積雪深の計測には、積雪深計が使用されます。しかし、全ての地上気象観測点（気象庁アメダスなど）に積雪深計が設置されているわけではありません。特に、普段あまり雪が降らない地域ではその設置割合は低いです。本研究では、地域を問わず多くの地上気象観測点に設置されている雨量計（降水量計）・気温計・風向風速計による観測データから降雪量や積雪深を推定するための手法について研究しています。
Snow depth gauges are generally used for measuring the amount of snowfall and snow depth. However, not all surface observation stations, including thoseof the Japan Meteorological Agency’s Automated Meteorological Data Acquisition System (AMeDAS), have snow depth gauges. The installation rate ofsnow depth gauges in areas with little snow is particularly low. We studied techniques for estimating the amount of snowfall and the snow depth using thedata obtained from rain (precipitation) gauges, thermometers, and anemometers.

積雪深計（レーザー式）

Snow depth gauge(laser sensor)

北海道内のアメダス地点

雨量計で雪を測るのは難しい（捕捉率の低下）

図1に、北海道内のアメダス気象観測点（一部）を記します。
赤丸は積雪深計が設置されている地点（118地点）、青丸は設置されていない地点（64地点）です（令和4年5月時点）。
このように、積雪深計の設置割合は約65%です。

雪は雨滴に比べて風の影響を受けやすいため、雨量計を用いて降雪を正確に測ることは困難です（雨量計の捕捉率が低下するため）。本研究では、世界気象機関（WMO）が推奨する高精度な降水観測シス
テム（DFIR）
を用いた降雪観測を行い、雨量計の捕捉率と風速の関係について調べました。図２に示す結果から、風速が5m/sの時、雪は約半分しか補足されないことが分かりました。
したがって、雨量計で雪を測るときには、過小評価された分を補正する必要があります。

▲図1 北海道内のアメダス地点（雨量計のみが設置されている地点を除く）
Fig. 1 AMeDAS points in Hokkaido (excluding thosewhere only a rain gage is installed)

Accurate measurement of snowfall using a rain gauge isdifficult, because snow particles are more greatly influenced bywind than raindrops are. (Snow particles caught by the rain
gauge as a share of all fallen snow particles decreases withincrease in wind speed.) In this study, we used a high-accuracy
precipitation observation system (Double Fence Intercomparison
Reference (DFIR)) recommended by the World MeteorologicalOrganization (WMO) for snowfall observation and investigated
the relationship between the capture rate of the rain gage and thewind speed. As shown in Fig. 2, only half of the falling snow
particles are captured when the wind speed is 5m/s. Therefore, itis necessary to correct the measured amount by compensating
for the underestimated amount.

捕捉率（％）
捕捉率（％）

AMeDAS weather observation points
in Hokkaido (not all points) are shownin Fig. 1. The red dots indicate
locations where a snow depth gauge isinstalled (118 points); the blue dots
indicate locations where no snow
depth gauge is installed (64points). (as of May 2022) The
installation rate of snow
depth gauges is about
65%.

Capture rate (%)

Measuring snowfall using the rain gauge is difficult. (low capture rate under strong winds)

Capture rate (%)

AMeDAS locations in Hokkaido

降雪量および積雪深の推定結果

風速(m/s)Wind speed (m/s)▲図２雨量計の捕捉率と風速の関係
Fig. 2 Relationship between the capture rateof the rain gage and the wind speed

Estimated values for snowfall and snow depth

新雪密度の仮定

雨量計による実測値を補正した降水量および気温に依存する新雪密度を用い、時間降雪量を推定しました。
積雪深計による実測値との関係を、石狩地方を一例に、図４に示します。
この結果から、推定値と実測値が概雨量計観測によって得られる降水量(mm)は、雪を水にね整合することが確認されました。石狩地方以外においても、同様の結果が確認されました。
また、時間降雪融かした時の深さです。
したがって、降雪量や積雪深を求め量の６時間累計値と積雪計による６時間降雪量は、多くの降雪事例において一致することが確認されました
るためには、新雪密度を仮定して雪の深さに換算する必要（図は割愛）。道路管理の観点からは、６時間程度の積雪増加量を把握することができれば十分と考えられるがあります。
しかし、新雪密度は気温によって異なるため、ことから、本手法による降雪量および積雪深の推定は妥当であると考えられます。
固定値ではありません。例えば、気温が高いときは湿った重We estimated the hourly snowfall using the precipitation, which was obtained by correcting the value measured using theい雪（密度大）ですし、低い時にはサラサラした軽い雪（密rain gage, and the density of fresh snow, which is dependent on the air temperature. The relationship between the snowfall度小）です。
そこで、気温と新雪密度の関係について調べまmeasured using the snow depth gauge and the estimated snowfall in the Ishikari area is shown in Fig. 4. From this figure,it is found that the estimated and measured values roughly agree. Examinations on other areas obtained results similar toした。例として、石狩地方における結果を図３に示します。
those of the Ishikari area. In addition, it was found that the six-hour cumulative value of the hourly snowfall and six-hour
The precipitation (mm) observed using the rain gage is thesnowfall measured by the snow depth gauge agree with each other in many cases of snowfall events. (figure omitted)
snowmelt equivalent. Therefore, it is necessary to assume theFrom the viewpoint of road management, obtaining the amount of snowfall in a period of six hours is sufficient; therefore,
density of fresh snow and convert the depth of snow in order tothe estimation of snowfall and snow depth using the technique developed in this study is considered to be appropriate.
obtain the snowfall and snow depth. There is no fixed value forthe assumed density of fresh snow, because it varies with the airtemperature. For example, snow is wet and heavy (high indensity) when the air temperature is high; it is dry and light (lowin density) when the air temperature is low. To clarify thisfurther, we investigated the relationship between the airtemperature and the density of fresh snow. The results of aninvestigation done in the Ishikari area are shown in Fig. 3.
Measured snowfall

Assumption for the density of fresh snow

新雪密度

厚田
新篠津
石狩
札幌
恵庭 島松
千歳

AtsutaShinshinotsu

Ishikari

SapporoEniwaShimamatsu

Chitose

気温(℃)▲図３ 気温と新雪密度の関係（石狩地方の例）※黒の実線は全6地点の平均値
Fig. 3 Relationship between the air temperature and the density of fresh snow
(This example is for the Ishikari area.)- The black solid line shows the mean values for all six points.

Estimated snowfall▲図４ 推定降雪量と実測降雪量の関係（石狩地方の例）
Fig. 4 Relationship between the estimated and measured snowfalls (This example is for the Ishikari area.)
2022.7

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