国立防災科学技術センター研究報告第40号1987牢11月

5511578．45：624．144

吹雪計（S P C）における飛雪粒子の粒径効果に関する考察（第1報）
佐藤篤司＊
国立防災科学技術センター新庄支所

Ca1culation
onof

theSize−effectSnowofPartic1e

B1owing

SnowCounter（FirstPartic1es

Report）

By

AtsushiSato

8肋ブ・肋励，M1・伽1肋εακ乃C1θ・fεψ・肋σ榊肋閉〃㎝τbκα棚αc乃，8乃肋ヅ0，γα〃吻gα勿996，∫σρα〃

Abstmct

Th・…wp・・ti・1・・…t・・（SPC）・b・・・…th・di・m・t…fb1・wi・g・。。wP・・ti・1・…i・g…pti・・1・・・・・…d・3mm1・・g・1it．Wh・・・…wp・・ti・1．
passesthethroughtheedgerea1diameteエ．Thisof

thes1it，theSPC

obse〃ationa1error

isobsewes

adiameter

dependent

upon

sma11erthethandiameter・fth・…wp・・ti・1・・C・1・・1・ti・…fthi・・i…ff・・tw…p・・f・m．d，。。dtheyshowtheobsewab1e

diameter1．

thattheerrordiameterincreases

is86％ofwithincreasing

theエea1one

if

paエtic1e

diameterandthepartic1e

has

snow

that

aof0，5mm．

まえカ寸き

昭和6ユ年度より防災センターの地吹雪研究に吹雪計（SPC；スノーパーティクルカウン

ター）が導入され，吹雪量の定量的自動観測が開始された．本測定器はR．A．Schmidtが開発したもので（Schmidt，R．A．＆Sommerfeld，R．A．，ユ969；Schmidt，R．A．，1977），透過光線を横切る吹雪粒子の作る影を光センサーで検出し，粒子の大きさと数を計量し，吹雪の質量フラックスを連続的に算出するものである（写真1）．わが国では北海道開発局土

＊雪害防災第2研究室

339一

国立防災科学技術センター研究報告第40号

1987年11月

写真1 吹雪計センサーの写真．図中Aが発光部，Bがスリットのある受光部で，AとBの間を通過する粒子を計測する．A，Bの問隔は25mである．

木試験所の石本・竹内らによって適用法の開発が進められている（Ishimoto，K．，＆Take−uchi，M二，1984）．

この吹雪計には光センサーの直前にスリットがあり，その中央部を通る粒子はその全粒径が識別されるが，端をかすめて通る粒子については，実際よりも粒径が小さく見積られるはずである．また，この通過位置による誤差には飛雪粒子の大きさが関与するので，粒径による効果を以下に計算した．

2．計算

SNOWP＾RTlCLE

D／2→・…二｛↓飛雪粒子はスリットの上下を含め全ての位置を同じ確率で通過し，スリットの長さは飛雪粒子に対して十分長1︒

いものとする．長さ3m，巾0．5mのスリットを直径D（m）の飛雪粒子が通過する瞬問の模様を図ユに示す．

この図では粒子の中心点がスリット端からD／2の所を藁ゴ通っており，吹雪計は粒径0㎜とカウントする．この粒子の中心点より下側すなわち，スリットの内側に中心点を持つ粒子がカウントされる訳である．この中心点から』O．5mm→下側に座標軸正をとることとする．1＝0より〃だけ下側を通る粒子は粒径〃と認識される．この関係は図2

図1

直径Dの飛雪粒子がスリット（斜線部分）の上端をかすめて通過している瞬問の模式図．このときの粒子の中心点をOとして下向きに座標軸zをとる．の線分（A）で示され，Z＝Dの位置まで続く．そして同じ関係がスリットの下端Z：Lから工＝D＋Lの問で生ずることは言うまでもない（線分（C））．

スリット中央部Z＝DからZ＝Lの範囲では粒子径Dがそのまま観測される．以上述べてきたことから，実粒径Dの飛雪粒子がこのスリットで計測される粒径値，す一340［

吹、1＋（SPC）における飛・■附丁の榊1径効果に関する考察（第1報）

（B〕

L］

D（C〕

←く⁝⁝

畠｛＾）

％

L竃

O
io0％

D

LPARTlCLE

図2

POSITION

D＋L〔mm〕

座標軸Z（横軸）上の位置により粒径Dの観測される粒径値（縦軸）．
スリットの長さはLである．

なわち観測期待値F（D）は次式となる．

・4D川・＾L・・1F（D）＝4D＋L・1
DL

D＋LO．5E

実際のスリット長L＝3㎜を代入し，実粒径Dと観測値F（D）との関係を表わすと図3とな0．4Eり，粒径が大きくなるとF（D）＝Dの点線とのO．3差が大きくなる．すなわち見掛け観測値が実際0LLの値よりも小さくなってくることがわかる．

O．2

次に期待値の実粒径に対する比をとると図4O．1のようになり，粒径が大きくなると真の値との差が開いてくる．D＝O，5mでは観測値が真値

O．O

O．3D

図3l0．40．5mm）の86％となり，その差14％はかなり大きな観測誤差と言えよう．

吹雪言十による観測値F（D）と実際の粒径Dの関係、点線はFlD）＝Dの関係である．

あとがき

3．

現在，吹雪計（S一341PC）ではスリット中央部

国立防災科学技術センター研究報告第40号

1987年11月

を全ての雪粒子が通過したと仮定し，粒径のク1OOラス分けを行っているが，統計的にはスリット端の影響を無視できないことが明らかとざなった．既存の吹雪計を含め，演算処理部分にここで求めた補正を加えて手直しする

50に必要があろう．

4．謝
O．5

D辞

地吹雪計（S（mm）PC）の製作，運用に関して，北海道開発局土木試験所の石本敬志氏

図4

観測値F（D）の実際の粒径Dに対すより多くの御援助と御助言をいただいた．

る比の粒径依存性．

また中村勉前新庄支所長からは本研究の計画・実施等全般にわたり御指導と御配慮を得た．また，新庄支所の木村忠志支所長，東浦将夫，中村秀臣両室長，沼野夏生主任研究官に校閲をお願いした．以上を記して謝意を表明する一参1）

Schmidt，R．A．and

考R．A．Sommerfeld

文

献（ユ969）lA

photoe1ectric snow particie〔Apri11969，Salt Lake City，

counter．灰286召γπ∫πoω0oπ∫2γ2犯02Pγoo〃d｛η。ダ3Utah〕．， 37，88−91．

2）Schmidt，R−A．（ユ977）：AsystemthatmeasuresblowingsnowIσ∫刀ノ■oγω6andobse−

8〃ひ6o召他〃αγoんPαμγRM−194，80pp．
3）

Ishimoto，Keishi
rved

bysnowparti

andcleMasaocTakeuchi（1984）：Massounter・〃ε肌o6γ3

flux

0∫〃α66oπα∠他〃αγoん3μo6α613舳召 No．34．Proceedings of
Polar Meteoro1ogy and G1aciologyI104一ユ12．

thevisibility

1几86〃ω6召

Sixth

Symposium（1987年6月12日

一342一o∫po6αγon

原稿受理）