短時間の降雪重量を詳細に計測する装置の開発
国立研究開発法人 土木研究所 雪崩・地すべり研究センター 上之和人・秋山一弥

1.はじめに近年，北陸の各所で短時間の多量降雪による交通障害や雪崩が発生している．道路除雪の作業の効率化や雪崩発生の危険度評価には，リアルタイ
ムに時間降雪深を知る必要がある．ただし，道路に積もった新雪の密度の違いにより，除雪作業や交通への影響が異なる．また，気象庁の発表する
なだれ注意報では，地域ごとに気温，降雪深や積雪深に基づいて雪崩注意報発表基準が設定されている．しかし，基準を満たしても実際に雪崩が図 1 初期の降雪重量計発生することは少ないため，実際にこの基準のみで雪崩の発生を予測することは難しい．

属ソフトウェア（パソコンへのデータ取り込み）

短時間の多量降雪による雪崩発生前後の積雪の機能の制約のため，重量の時系列データが約 8断面観測から，新雪層の密度の小さい箇所は相対時間しか取得できない，降雪のタイミングを見計的に強度の弱い層（弱層）になり，その上下に密らって装置の設置場所へ行きソフトウェアを起度の大きい降雪があると表層雪崩発生の可能性動しなければならない，重量の時系列データは，が高くなることが示唆され，雪崩の発生には降雪装置の設置場所へ行き回収した後でしか入手す深ばかりでなく新雪層内の密度の分布を知る必ることができないなどの問題があった．

1)

要がある ．そのためには，新雪の重量（降雪重このため，本事業では図 1 の降雪重量計を改良量）も計測する必要がある．しかし，一般に積雪して，新たに図 2 に示す降雪重量計を開発した．

重量計は装置が大きく設置が大がかりなうえ高改良点は以下の通りである．

価なため，本事業では，短時間の降雪重量を詳細

1) 容器を大容量（幅 54cm×奥行 38cm×高さに計測する簡易で安価な装置を開発し新雪の密60cm）にした．ノート PC，バッテリーを収納した度を評価し，実測と比較することを目的とする．

ボックス上の四隅に A&D 製ボタン型 USB 対応デジ
タルロードセル（型式：LCCU21N100）を取り付け，2. 降雪重量計

容器下に付けたアクリル板がロードセル中央の図 1 は，初期の新雪の重量を計測する装置（降突起部に接触すると容器とアクリル板の重量が雪重量計）の外観を示す．容器（幅 46.5cm×奥行かかり，容器の中に降水または降雪があると重量37cm×高さ 24cm）に入った降雪の重量を計測するが増加する．

装置（デジタルフォースゲージ（AIKOH RZ-50））

2) ロードセルとその付属ソフトウェア WinCT-を用いて，重量の時系列を取得しノート PC へ保DLC を用いると，バッテリーが稼働している限り，存する方法である 2)．この装置の利点は軽量のた設定したサンプリング間隔で降雪重量を連続しめ持ち運びやすく，現地設置も容易であることでて取得できる．WinCT-DLC はロードセルからノーある．しかし，デジタルフォースゲージとその付ト PC へ計測データを転送する Windows データ通1

図 2 新たに開発した降雪重量計信ソフトウェアである．図 2 は，4 隅のロードセ
ルに番号を付したとき，ノート PC 上に WinCT-DLCが番号順に起動した状態である．1 個のロードセ
ル当たり 100N の重量が計測可能である．
3)モバイル WiFi ルーターをノート PC に接続しインターネット環境を構築する．GoogleChrome のリモートディスクトップ機能を用いることによって，別の端末から遠隔操作でボックスに収納したノート PC の中の WinCT-DLC を起動し図 2 に示す重量をモニタリングできる．重量の時系列デー
タはクラウドストレージ（Windows10 の OneDrive）
図 3 本事業の概要に CSV として保存でき，別の端末からアクセスし編集できる．

① 降 水 量 に 基 づ く 新 雪 密 度 (kg/m3)= 水 の 密 度

図 3 は本事業の概要を示す．雪崩・地すべり研(kg/m3) × 降 水 量 (mm) × 10-3/ 積 雪 深 差 (m) ，究センター露場には気象測器が設置され，風向・②降雪重量に基づく新雪密度(kg/m3)=単位面積当

風速，気温，相対湿度，降水量，積雪深を計測したりの降雪重量差(N/m3)/9.8(m/s2)/積雪深差(m)，ている．これらの時系列データはセンター内のパ③実測による新雪密度(kg/m3)=円筒内の雪の質量

ソコンへ CSV として保存される．図 2 の装置から(kg)/円筒の断面積(m2)/円筒内の降雪深(m)．

取得した降雪重量，図 3 の降水量計およびレーザ③の円筒内の雪の質量と降雪深には，図 3 に示す

ー式積雪深計から取得した降水量と積雪深を用スノーサンプラー（断面積 50cm2）と呼ばれる円筒いてそれぞれ次の①と②から新雪の密度を算定を平板上に堆積した雪の 5 か所に挿入し，それぞれの円筒内の雪の質量と高さを計測しその平均し，実測③と比較する．

値を採用した．
2

3. 結果雪深差（レーザー式）は図 3 のレーザー式積雪深

図 4 は 2018 年度冬季(2018 年 12 月 1 日～2019

計を用いて計測したもの，降雪深は上記③の円筒

年 3 月 31 日)と 2019 年度冬季(2019 年 12 月 1 日

内の雪の平均高さである．図 6(d)と図 8(d)の降～2020 年 2 月 28 日)の雪崩・地すべり研究センタ

水量計による密度は，上記①を用い算定したもの

ー露場で計測した気温と積雪深を示す．2018 年度であり，積雪深差はそれぞれ図 6(c)と図 8(c)を冬季は，12 月下旬から 2 月中旬まで気温が 0℃近用いた．重量計による密度は，上記②を用い算定い状態が継続し，その間に積雪深も増加しているしたものであり，積雪深差はそれぞれ図 6(c)と図が，2019 年度冬季は，気温の低下した 2020 年 28(c)を用いた．実測による密度は上記③による．

月 5 日-6 日と 2020 年 2 月 8 日-9 日に短時間に多3.1 事例 1（2020 年 2 月 5 日-6 日）

量の降雪が観測されたのみで，その日以外は気温が高く降水があっても雨やみぞれが多かった．今2 月 5 日 16:00 に図 5 に示す積雪板を降雪重量

冬季は全国的に記録的な暖冬であり，気象庁は，計の近くに置き観測を開始した．また降雪重量計

上空の偏西風が北に蛇行して寒気が流れ込みにの容器に付着した雪の様子を 1 時間毎に撮影した．

くかったためとしている．

実際に撮影した時刻は図 5 に示す時刻より数分経

図 4 2018 年度冬季と 2019 年度冬季の気温と積雪深の比較
以下ではふたつの降雪イベント，事例 1（2020年 2 月 5 日-6 日）と 事例 2（2020 年 2 月 8 日-9日）に対して気象要素（気温，相対湿度，降水量），降雪重量，積雪深の計測結果を示す．図 6(a)と図8(a)は気温と相対湿度に基づく雨雪判別図を示し，融解開始線は乾雪と湿雪の境界を表す．図6(b) と 図 8(b) の ， 降 水 量 計 に よ る 降 雪 質 量(kg/m2)は，上記①の水の密度(kg/m3)×降水量(mm)×10-3 の値，重量計による降雪質量(kg/m2)は，上記②の降雪重量差を重力加速度 9.8(m/s2)と容器下のアクリル板の面積（0.47m×0.32m）で除した値，実測の降雪質量(kg/m2)は，上記③の円筒内の雪の平均質量を円筒の断面積 50cm2 で除した値である．これらは積雪水量または積雪水当量とも

図 5 観測写真呼ばれているものである 3)．図 6(c)と図 8(c)の積
3

面の一部が落雪したために 2 月 6 日 1:00 と 0:00の間の降雪質量差が負になった．このため，図6(b)の重量計による降雪質量(kg/m2)の 1:00 の値は落雪前の 0:50 の値で代用した．2 月 5 日 22:00の降水量計による降雪質量と実測との差はかな
り大きい．降水量の 10 分値を確認すると，21:50から 22:00 の 10 分間だけ降水量が 3.5mm の異常な値を示したことに起因するが，降水量計の淵に解けずに堆積した雪が中に落雪した可能性がある．観測期間中，実測した円筒内の降雪深は 4～6cm が継続し短時間に多量の降雪があったことを示し，レーザー式積雪深計による積雪深差は実測による降雪深に比べ常に小さい（図 6(c)）．
図 6(d)に示すように，全体的に降水量や降雪重量に基づく新雪の密度は実測に比べ大きい．特に 2 月 5 日
22:00 に大きいのは，この時間に降水量や降雪質量が実測に比べ大きく，降雪深が実測に比べ小さいからである．図 6(e)は図 6 (b)の降雪質量を積算したものである．重量計による降雪質量が実測に比べ若干大きいのは容器まわりに付着した雪によるものと考えられる.降水量計による降雪質量は重量計による降雪質量や実測に比べ小さい．
3.2 事例 2（2020 年 2 月 8 日-9 日）

図 6 (a) 雨雪判別図，(b) 降雪質量，(c) 積雪深

2 月 8 日 18:00 に観測を開始した．事例 1 の積差,降雪深，(d) 密度, (e) 積算降雪質量

雪板による降雪質量と降雪深の実測は 10 分間が過している．観測開始直後から湿雪から乾雪に変欠如した 50 分値であったため，図 7 に示す積雪わり，その後は乾雪が継続した（図 6(a)）．観測板と平板を 1 時間おきに交互に降雪重量計の近く開始直後より容器の中に雪が堆積しただけでなに置くことによって 1 時間値を取得した．図 7 はく，容器の上の淵と風上側の面（北東方向）に雪また容器に付着した雪の様子の写真を 1 時間毎にが付着し, 時間の経過とともに容器の口を塞ぐ示す．実際に撮影した時刻は図 7 に示す時刻よりほど堆積した．積雪板を回収し筒の中の雪の質量数分経過している．2 月 8 日 20:00 を過ぎると湿と高さの計測に 5 分程度要したため，実際に雪を雪から乾雪に変わり，その後は乾雪が継続した

堆積させた時間は，16:00 から 17:00 の 1 時間を(図 8(a))．容器に雪が付着するのを防ぐために，除いて，最初の 10 分間を除いている（例えば容器の上の淵と側面に市販の雪付着防止剤を塗17:10-18:00，18:10-19:00 など）．実測と比較す布した結果，事例 1 のときに比べて容器への雪のるために，図 6(b)の降水量計と重量計による降雪付着は低減した．また，降雪重量計のまわりを防質量，図 6(c)の積雪深差も最初の 10 分間を除い風ネットで囲んだが（2 月 8 日 19:00 写真），雪のた 50 分値である．

重みでネットが傾き出し重量計に接触する可能

2 月 6 日の 0:50 から 1:00 の間に容器の風上側4

図 8 (a) 雨雪判別図，(b) 降雪質量，(c) 積雪深差,降雪深，(d) 密度, (e) 積算降雪質量
図 7 観測写真8(c)）．図 8(d)に示すように，全体的に降水量や性があったため 20:00 に撤去した．

降雪重量に基づく新雪の密度は実測に比べ大き

図 8(b)に示すように，2 月 8 日 21:00 と 2 月 9い．特に 2 月 9 日 1:00 に大きいのは，この時間

日 1:00 と 2:00 の降水量計と重量計による降雪質に降水量や降雪質量が実測に比べ大きく降雪深量は実測に比べて小さい．2 月 8 日 20:00 と 2 月が実測に比べ小さいからである．図 8(e)は図 8

9 日 0:00 の写真が示すように，20:00 と 0:00 の(b)の降雪質量を積算したものである．2 月 8 日

直後撮影前に重量計容器の上の淵と側面の雪を20:00 と 2 月 9 日 0:00 の直後に重量計容器の上払い落したことにより次の 1 時間の降雪質量が小の淵と側面の雪を払い落したために，それ以降実さくなった可能性がある．降水量計の入口の淵に測との差が現れている．降水量計の入口の淵に付も雪が付着している可能性があり，短時間の多量着した雪が融解せずに，降水量計による降雪質量

降雪のときヒーターによる融解が間に合わず雪は重量計による降雪質量や実測に比べ小さくなが解けず降水量としてカウントされず降水量計ったと考えられる．

による降雪質量が小さくなった可能性がある．
事例 1 と同様，レーザー式積雪深計による積雪深差は実測による降雪深に比べ常に小さい（図54. 考察新たに開発した降雪重量計を用いて計測した
積算降雪質量と降水量計と実測による積算降雪質量を比較した結果，降雪重量計の方は降水量計に比べて実測に近い値が得られたため，降雪重量計は正常に動作していると考えられる．事例 1 と事例 2 とも降水量計による積算降雪質量は降雪重

図 10 積雪深差と降雪深の模式図

量計や実測のものに比べて常に小さいのは，降水る（図 10 は 2 月 9 日 0:00-1:00 の模式図）．1 時

量計の雪の取り込み口が降雪重量計の取り組み

間内における積雪の圧縮・融解は相対的にわずか口より狭く捕捉率が低下していると考えられる．

であると仮定し，積雪深の 1 時間差を時間降雪深事例 1 の 2 月 5 日 17:00 から 6 日の 1:00 までの近似値に用いるときがあるが 4)，実際は両事例の 1 時間毎（最初の 10 分間を除く），また事例 2とも 1 時間でもその近似は成り立たないといえる．の 2 月 8 日 18:00 から 9 日の 2:00 までの 1 時間毎の新雪の密度の平均値をそれぞれの期間の実5. まとめと今後の展望

測による密度の平均値と比較した結果を図 9 に示降水量計と重量計による降雪質量と積雪深差

す．事例 1 では実測，降水量，降雪重量に基づくを用いて新雪の密度を評価し実測と評価した結

新雪の密度は，それぞれ 64kg/m3,86kg/m3, 87kg/m3,果，前者の密度は実測に比べ常に大きくなる傾向

事例 2 では，それぞれ 82kg/m3, 97kg/m3, 107kg/m3であった．事例 1 に比べ事例 2 の密度が大きいのがあることが明らかになった．この主要因は降雪

は，事例 2 は気温が 0℃に近く相対湿度が 100%に深を積雪深差で代用したことによる．降雪深は実近い状態だったためと考えられる．降水量と降雪測しない限り計測できるものではないため，降雪重量に基づく密度は実測に比べ,15%から 25%過大

深を積雪深差で代用するときは常に積雪の圧縮・となる．

融解による厚さの減少を意識する必要がある．
今後は事例を増やし，新雪の密度が事例毎に異なる理由を気象要素と関連付けて詳細に検討し，密度に基づいて除雪作業を効率的に実施するための判断資料や地域別の雪崩発生の危険性を面的に把握するシステムを構築する予定である．
参考文献
1) 原田裕介，上之和人, 石川茂：短時間多量降
雪に起因する雪崩発生の特徴-長野県乗鞍高原での調査事例，寒地技術論文・報告集，

図 9 実測による新雪の密度と降水量計またはVol.34，pp.158-163, 2018．

重量計による新雪の密度の比較

2) 上之和人，秋山一弥，原田裕介：簡易な降雪

図 6 (c)の 1 時間毎（最初の 10 分間を除く）

重量計による新雪の密度の評価，雪氷研究大または図 8(c)の 1 時間毎に実測した降雪深に比会（2019・山形）講演要旨集，p.182,2019．

べ，レーザー式積雪深計から得られた積雪深差に

3) 社団法人 日本雪氷学会 編集：積雪観測ガイ

基づく降雪深が常に小さいのは，後者は，両事例

ドブック，朝倉書店，p.16，2010．ともほぼ氷点下のため積雪の融解を無視すると，

4) 二宮洸三：日本海の気象と降雪，成山堂，

積雪の圧縮により厚さが減少しているからであ

p.63，2008．
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