国立防災科学技術センター研究報告第43号

1989年3月

551，578．48：642．144

ネツト式吹雪言十の捕捉率
阿音ド¶多＊

国立防災科学技術センター新庄雪氷防災研究支所

A

co11㏄tion

efficiemyofamt−typeblowing

snow

tmp

meter

By

Osam11Abe∫脇ノo肋α肋ぴ∫〃oωα〃16θ∫左〃肋∫，Mガo〃αげθ∫θ肌ん0励θ7伽
Dゐα∫加7Pκひθ〃ガo〃，1400，1「o尾α〃吻6乃ケ，∫んゴ〃プo一∫乃ゴ，

y6〃〃gα肱一冶θ〃，∫αヵα〃

Abstmct
A

col1ection

O．75from

northem

fie1d

part

efficiency

testof

mder

of

snow

Japan．Massanet−typeb1owing

nuxesofblowingwithasnow

strongthreetrap

wind

net・type

b1owing（diameter：82．4mm，55．4mmand29．4mm）werecompared

with

type

among

fluxesthetrap

b1owingmeter

meterI

snow

wasDifferencestrap

definedmeters

were

as

the

measuredthiscase，the

in

the

same

time．In

wascorrected

by

its

trap

meter

cyclone−typethenegligib1e．The

aerodynamic
may

be

mass

mass

flux

standard
than

snow
aof

co1lection

efficiency

ofdevided

the

on

flux

those
threebybased

aerodynamic

co1lection

measured

trap

of

mass

the

waskinds

efficiency．The

less

meter

range（7−11m／s）atcyclone・standardonthe

net−type

the

trap

mass

flux

cyc1one−typeefficiency

efficiancy

themetersofofblowing

thesnow…ti・1・・。．Th…f…，th…11・・ti…ffi・i・…f・…w…ti・1・・wi1lb・m・「ethanO．75．

1．はじめにネット式吹雪計は容易に製作できることから，これまで吹雪フラックスの測定に度々用いられてきた．しかし，その捕捉率にっいての報告はきわめて少ない（石本敬志，1987）．そこで，ネット式吹雪言十の捕捉率を求めるために，あらかじめ空気力学的捕捉率（小林俊r1986）が測定されているサイクロン式吹雪書十を基準吹雪計として，これとネット式吹雪計とξ＝雪氷防災第1研究室＿247一

国立防災科学技術センター研究報告第43号

1989年3月の同時比較測定を行なった．またこのとき，ネットロ径の大小が吹雪フラックスの測定精度に及ぼす影響を調べるため，口径の異なる3種のネット式吹雪言十を用意し，これらを相互に比較した．

2．測定方法使用したネット式吹雪言十の口径はそれぞれ82．4m，55．4m，29．4mの3種類である．これらの吹雪計をそれぞれN1，N2，N3と略称する．図1に使用した吹雪言十の設置状況を示し
た・図中左から，ネット式（N1，N、），ロケット式（メラー式とも呼ばれる）（略称R，これについては今回はふれない），サイクロン式（略称C）の順に並べた．N3だけは，ここか

図1

各種吹雪計の設置状況．N1，N2：ネット式

Fig．1．A11ocationofb1owing

snow

trap

meters

R：ロケット（メラー）式，C：サイクロン式．
inthefierdtest

site．

国

図2
Fig．2

A

net−type

blowing

垂直分布測定用ネット式吹雪計（N3）
snow

trap

meter（φ29．4m）was＿248一

fixed

onapolebymagneticforce．

ネット式吹雪計の捕捉率一阿部らユ．7m離れたところに設置した垂直分布測定用吹雪計（阿部，1989）の支柱に固定した（図2）．各吹雪言十の設置高さは，いずれも捕捉口中心で雪面上O．5mとした．口径に対するネットの長さの比はいずれもほぼ1：7とした．ネット材にはすべてプランクトンネット（ポリェステル製）を使用した．そのメッンユ開孔問隔は105μmで，開孔率は52％である．
一方サイクロン式吹雪計は図3のような形状をしており，この寸法は小林（1986）が捕捉率を求めたものとほぼ同じである．捕捉した飛雪粒子の質量は電子天秤（精度：1／100g）で測定し，これをそれぞれの吹雪計の入口面積と捕捉時問で割って吹雪フラックスを求めた．

比較測定は1988年1月24日からユ月27日までの4日間にわたり，青森県五所川原市毘沙門の当センター新庄雪氷防災研究支所吹雪観測所（仮設）で行なった．

図3

サイクロン式吹雪計
右下のパイプが取入口で左上のパイプが吐出口．内口径はいずれもユ5．5m皿．

Fig．3

External−type

appearance

blowingsnowacyclone

trapofmeter．

3．測定結果

表1にサイクロン式およびネット式吹雪計による吹雪フラックスの測定結果を示す．捕捉時問は吹雪の強弱により10分から60分の範囲で変更した．表中の平申風速U。は同じ場所で超音
波風速言十により測定された雪面上4．0mでの値である（東浦・佐藤，私信）．

図4にサイクロン式による吹雪フラックス測定値M6とネット式の吹雪フラックス測定値

M−1，Mら2およびM＾3（それぞれN1，N2およびN3に対応）との比較結果を示す。この図から，測定値で比較した段階ではネットの方がサイクロンよりも多く捕捉する傾向がNiとN。についてうかがえる．また吹雪フラックスが大きくなると，両者の相対差が小さくなっている．

次に3つのネット式吹雪計の吹雪フラックス測定値の比較結果をMら1を基準にして図5に示す．この図から，M−1とM−2はよい一致を示すことがわかる．Mら1とM名3もほぼ一致

一249一

国立防災科学技術センター研究報告

表1．

1989年3月第43号

各種吹雪計による吹雪フラックス測定結果
図中2．47E−3は2．47×10−3を意味する．

Table1．

ObservationalDate

Ti㎜eresults

bytwo

typeblowing

snow

HassF1uxofB1o刊i㎎Sn㎝（㎏／皿2／s）

2，47亘一32．85厘一32．75直一3

1．？5E−3

6．94亘一3？．31E−3

5．12E−3

9．35亘一3

4．09亘一3

9．86E−3
1．06E−2
8．24E−3
5．32E−3

7．49E−3
1，04E−2

5．58E−3

一Jan．25．1988

16：30−17：00
15：30−16：00

Jan．26．1988

16：30−17：00
09：00−09：10

4．50E−3
1．68E−3
1．47E−3
1．10ト3
1．25E−2
3．12E−3
2．97E−3
9126E−4
8．60E−3
2．53ト3Jan．24．1988

10：00−10：30
11：OO−12：0012：30−13：00
13：30−14：00
14：30−15：00
15：30−16：00

09：30−10：00
10：10−1O：30
11：00−11：10
11：30−12：00
12：30−13：00
13：20−13：40
14：30−14：50
15：00−15：30
16：00−16：30
09：00−09：30
10：00−10：30

Jan．27．1988

U4

1．01E−2
7．26E−3

2．65亘一4

2．77E−4
5．27ト3
1．93E−3
1．79E−3
1．57E−3
1．35E−2
3，94直一3

4．17E−3
1，14E−3
9．29E−3
3．1冊一3

2．20亘一3

3．05厘一3

1．76ト3

2．O1E−3
1．22E−4■

meters．

榊indSPeed（㎜／s）

u4

Ni

N2

Cyc1onetrap

N3

7．11ト3
4．46E−3
5．57ト3

10．1
11．2
12．3
12．2
12．0
12，4
11．8

1．23亘一48．8

7．0

4．73E−3
2．34E−3
1．67E−3
1．59ト3
1．44ト2
4．07E−3
4．32ト3
1．62E−3
9．70E−3
3．67E−3
3．15E−3
1．88E−3
2．5蝸一4

10．3
10．9
1O．0

8．1

8．7

6．9

12．1
12．O
12．6
13．9
13．2
14．0
13．1

9．6

7．89亘一3

1．04亘一2．

8．14E−3
5．19E−3
5．44E−3
3．14E−4
5．27ト3
2．23ト31．80ト3
1．53E−3
1．38E−2
4．13E−3
4．31ト3
1．39E−3
9，14ト33．08E−3
3．31E−3
2．06E−3
1．71亘一4

u回．6

8．O

8．8
9．7
9．6
9．5

9．8
9．3

8．6
7，99．5

10．0
11．0
10．4
11．1
10．3

8．8

7．O

8．5

6．7

皿eaSured

Uo．5：ca工cu1atedのlOi1

ふ／日：Mト1（φ82．4mm）

ξ2二／

θ：Mら2（￠55．4mm）／

x：Mら3（φ294mm）

蟹／、⊂

妻／

ΣlO■2、〆

N、⊂

Σ

奮〆

、仁モ×lO−3／

コ」
LL／

パ／

ωω
〈ΣlO■410｛

101310−210■1

MASSFLUX，Mと（kg／・2／・）

図4
Fig．4

サイクロン式（M；）とネット式（Mら1，M吉2，M合3）による吹雪フラックス測定値の比較
Comparisonofthemeasured

mass

flux

between一250一thecyclone■typeand

thenettypes・

ネット式吹雪計の捕捉率一阿部

1ぴ1M←1（φ82，4mm）

ω＼Nε

θ：Mら2（φ554mm）

も※lM←3（φ294mm）／／
戸

き10−2、〆

．2…
一セ苓
×⊃
」
LLl〇一3夕／ωω〈ΣM＾1／

1づ、、、
1r4
1ぴ4

図5
Fig．5

MASS

lO−3

1r2

1σ

1

FLUX，M㍍（kg／m2／s）

口径の異なるネット式吹雪計どうしの吹雪フラックス測定値の比較
Comparison
smaIlerofthediameters

mass

with

fluxesoneofmeasured
thebylargest

twoblowing

snow

trap

metersofdifferent

diameter．

するが，吹雪フラックスが小さい場合には相対差が大きくなる．N1〜N。の口径の範囲（約8㎝〜3㎝）では，吹雪フラックスの口径依存性が明確には認められない．

4．捕捉率
ネット式吹雪計の補捉率を求めるためには，吹雪フラックス測定時の真値Moを知る必要がある．しかし現在のところ真値を知る手段が無いので，ここではサイクロン式吹雪言十の測定値M二をその空気力学的捕捉率η。（小林，1986）で割った値M。を基準とする．すなわち，

Mc＝Mら／ηc（1）

今回使用したサイクロン式吹雪計の形状寸法を小林（1986）のものとほぼ同様にしたので，
上式（1）中の捕捉率η、は小林の値を用いた（例えば風速10m／s時のη、：0．61）．

（1）式で求めたM、を基準とすると，ネット式吹雪計の捕捉率η、は次のようになる．

＿251一

国立防災科学技術センター研究報告

1．5第43号

1989年3月

目：N1

θ：N2・：N3
1．0

5

伽：α75す郷1『⊆にO．5O．0

図6Fig．6，o至．遭三

篶

0WIN口宗SPEE口，U（mls）

efficiency

theネット式吹雪計の捕捉率と風速依存性
No

wind

trap

dependency

meters（windthecollection

speed：7of

一11m／s）．

ηn二M∵／Mcofthreenet−type

blowingsnow（2）

図6はこのようにして求めた捕捉率と風速の関係を表わしたものである．風速は雪面上4．0mでの測定値をもとに，対数分布を仮定して算出した吹雪言十設置高さ（雪面上0．5m）における換算値である．ここで用いた粗度Zoは近藤純正（1986）の表により，2×10−4mを採用した．最小口径のN3の捕提率がばらっいているが，N1とN。のそれは0．6から0．9の範囲に分布している．

捕捉率は風速によって変化するが，今回の測定時の7〜11m／sの範囲では風速の影響は認められなかった．それゆえ，ネット式吹雪計の捕捉率としては風速7〜1ユm／sの範囲では一定とみなし，ばらつきの小さいN1とN。の捕捉率の平均値0．75（図6）を採用すれば良いであろう．風速7m／s以下の捕捉率については不明であるが，吹雪計は元来強風時に用いられるので，実用上は支障が無いと思われる．11m／s以上の強風下での捕捉率については今後の測定に待たなければならない．

上記のようにネット式吹雪計の捕捉率はO．75と求められたが，これについて若干考察する．

この捕捉率はあくまでもサイクロン式吹雪計を基準にして求めた値である．サイクロン式吹雪計においては，取入口付近の飛雪粒子は慣性のために空気の流線に乗らず直進するが，そ＿252一

ネット式吹雪計の捕捉率一阿部の効果は前述の空気力学的捕捉率については考慮されていない．それで，サイクロン式吹雪計の実際の捕捉率は空気カ学的捕捉率より大きいはずである．特に大粒径の飛雪粒子ほどこの傾向が強いと思われる（小倉義光，1984）．一方，小粒径の飛雪粒子の場合は空気の流線により近い軌跡をとるのでその捕捉率は空気力学的捕捉率に近づくが，ネットのメッンユ開孔
問隔105μm以下の飛雪粒子はネットでは捕捉できない．今回用いたサイクロン式吹雪言十の空気力学的捕捉率が実際の捕捉率より小さいとすると，（1）式により求めた吹雪フラック

ス基準値M、は，理論上は真値Moより大きな値となる．それで，（2）式より求めたネット式
吹雪言十の捕捉率0175は下限値に近いとみるべきであろう．すなわち，ネット式吹雪言十の捕捉率は0．75からユ．00の範囲にある．

石本（1987）は，ネット式吹雪言十とスノーパーティクルカウンター（Schmidt，1977）との同時観測から，ネット式吹雪計の捕捉率をおよそ0．85（風速：5m／s以上）と推定している．そして，ネット式吹雪言十による吹雪フラックスがスノーパーティクルカウンターのものより小さくなった原因として，スノーパーティクルカウンターは測定原理上，粒子数が圧倒的に多い小粒子をのがさず捕捉することができるが，ネット式吹雪計においては，小さい粒子はメッンユ間を通り抜けたり，捕捉後計量するまでの間に一部が蒸発してしまうこと，またスノーパーティクルカウンターでは飛雪粒子を球形と仮定したことで，吹雪フラックスを大きく見積っている可能性もあることなどをあげている．

いずれにしても，より正確な捕捉率を求めようとすると，どうしても吹雪フラックスの真値（絶対値）を知る必要があり，その測定手法の確立が望まれるところである．

5．口径依存性
図5によると，ネットロ径の大小にかかわらず相互の吹雪フラックスはほぼ一致していた．

すなわち，吹雪フラックスの口径依存性は口径3㎝から8㎝の範囲ではさほど大きくはないようである．これは，ネットロ径とネット長の比を全て同じにとったので（1：7），ネット入口面積に対する空気抵抗がいずれも同程度になったためと考えられる．吹雪フラックスが小さいとき，M㌔。とM㌔1の差が大きくなるのは，ネットロ径が小さいM㌔3では，捕提される飛雪粒子の質量が少なく，その分，質量測定の際の誤差が大きく作用するためと考えられる．吹雪フラックスの測定精度を保つためには，吹雪フラックスが大きい場合（およそ1×10■3kgm■2s−1以上）は口径3㎝程度の小口径の吹雪計でも間に合うが，吹雪フラックスが小さい場合はより大口径のものを使用すべきである．

6．おわりに一253一

国立防災科学技術センター研究報告第43号

1989年3月

今回の比較観測により，ネット型吹雪言十の捕捉率が，0．75から1．00の範囲にあることは分かったが，より正確な捕捉率を求めるためには，吹雪フラックスの絶対値が必要であり，その測定手法の確立が望まれる．

謝辞

当支所雪氷防災第2研究室の東浦将夫，佐藤篤司現同支所主任研究官の両氏には吹雪観測所での比較測定に協力を得ると共に，風速のデータを提供していただいた。同支所の中村秀臣前雪氷防災第1研究室長と木村忠志支所長には，本報告を校閲していただいた．また当センター長岡雪氷防災実験研究所の中村勉所長および山田穣研究室長には本報告に対する有益な御助言をいただいた．ここに記して深く感謝の意を表します．
参1）阿部考文

献修（1989）：磁力固定型ネット式吹雪計の試作．国立防災科学技術センター研究報告，Nα42，73−80．
2）石本敬志（1987）：車載型吹雪計の開発．土木試験所月報，Nα413，13−17．
3）小倉義光（1984）：一般気象学．初版，東京大学出版会，Pg1．
4）小林俊一（1986）：吹雪計の捕捉率にっいて．寒地技術シンポジウム 86講演論文集，98−l02．
5）近藤純正（1986）：地表に近い大気（竹内清秀との共著）．第3版，東京大学出版会，P161．
6）Schmidt R．A．（1977）：A system that measures blowing snow．USDA Forest Ser−viceResearch

Paper，RM−194，1−80．

（1988年12月20日＿254一

原稿受理）