オイラー・ラグラジアンモデルによる飛雪の時空間構造の解明と飛雪・積雪環境の評価

利用欧拉-拉格勒模型阐明飞雪时空结构并评估飞雪和积雪环境

基本信息

批准号：
21H01489
负责人：
大風翼
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

1）LESと個別粒子モデルを連成したオイラー・ラグラジアン飛雪モデルの構築：本研究は、研究計画最終年度前年度応募の課題として、継続して実施した。Large-eddy simulation (LES)と個別粒子モデルを連成したオイラー・ラグラジアン飛雪モデルを構築し、吹雪風洞実験との比較から、モデルの妥当性の検証を行った。続いて、防風林周りの吹雪の空間構造予測のため、防風植栽の数値サブモデルをLESに追加した。2）吹雪境界層下での野外観測：北海道弟子屈町内の雪原で野外観測を実施した。２，３年目に実施する吹雪の空間構造を把握のための本観測の予備観測の位置づけで、超音波風速計とスノー・パーティクル・カウンター(SPC)を四方が開けた吹雪境界層中で4高度に設置し、風速及び雪の質量流量の鉛直分布を計測した。高さ1~3 m の雪の流量の最大瞬間値は，高さに寄らず10 分間平均値の15 倍程度となることが明らかとなった他、雪の質量流量と視程の関係について分析を行い、本観測のでの吹雪の空間構造把握のための知見を得た。3）模擬フェンス周辺の吹きだまり成長過程詳細観測：上記２）の観測サイトにて、高さ1m開口率0%の模擬フェンスを設置し、１つの吹雪イベントについて、小型LiDARを用いて吹きだまりの成長過程を記録する集中観測を実施した。LiDARで計測した吹きだまりの形状は、UAVを用いた空撮画像より吹雪イベント前後の差分から推定した手法と比較し、数cmの誤差に収まっていることを確認した。さらに、LiDARでノイズのように記録された空間の吹雪粒子について、その除去方法の検討を行い、強風の地吹雪下で雪面形状を取得するための知見を得た。

1）结合LE与单个粒子模型的Euler-Lagrasian降雪模型的构建：该研究是在研究项目最后一年之前的一年的应用任务。我们构建了一个Euler-lagrasian雪模型，该模型将大型模拟（LES）与单个粒子模型相结合，并通过将模型与暴风雪风洞实验进行比较来验证该模型的有效性。接下来，在LES中添加了数值的防风雨种植，以预测防风林森林周围暴风雪的空间结构。 2）暴风雪边界层下的现场观察：北海道Teshikaga镇的雪田进行了户外观察。在定位此观察的初步观察时，将暴风雪的空间结构（将在第二年和第三年进行），在暴风雪边界层的四个高度上安装了超声波检查器和雪地颗粒计数器（SPC）的超声波计和雪地颗粒计数器（SPC），并测量了风速和雪质量流量的垂直分布。发现1至3 m高的雪的流速的最大瞬时值不低于高度，而约为10分钟平均值的15倍。此外，我们分析了雪与可见性的质量流量之间的关系，并获得了从该观察结果中理解暴风雪的空间结构的知识。 3）对模拟围栏周围风流的生长过程的详细观察：在观测地点安装了孔径比为1M的模拟围栏上面的2），并进行了密集的观察，以记录使用小型底线的风流过程。与使用无人机的暴风雪事件和空中图像之间的差异相比，发现用LiDAR测量的吹风的形状在几厘米的误差范围内。此外，我们研究了如何在LIDAR中记录的空间中去除暴风雪颗粒，并获得了知识，以在强风下获得雪表面的形状。