研究課題に対するヒント

(積雪域における気温の日変化幅)


(1)積雪地域のアメダスから積雪深がある深さ以上(たとえば0.3m以上) の日を選ぶ。対象日の前日・当日・翌日の日照時間がともに数時間以上 の場合を選び、おもに晴天日を対象とする。
積雪深がある深さ以上の日を選ぶ理由は、積雪地域であっても、現実には 積雪部分と無積雪部分が混在している。そのため、アメダスの気温データ には融雪・再凍結の効果が全面的に現われるわけではない。積雪部分では 地表面(積雪面)温度は0℃以上に昇温しないが、無積雪部分の地表面 (裸地、樹木など)温度は0℃以上に昇温しうる。この結果、地域の 気温は0℃以上になりうる(Yamazaki, 1995)。
ここでは、積雪部分の占める割合が多いときを解析したいので、積雪深が 深い日を選ぶことにした。

(2)当日の日平均気温を横軸に、気温日較差(最高気温と最低気温の差) を縦軸にプロットする。各プロットは対象当日の日照時間ごと、および 日平均風速ごとに記号分けしておく。

(3)積雪の融雪・再凍結が起きるのは、日平均気温が0℃前後の日、 あるいは前日の最高気温が非常に高温になった日と考えられる。 このことを意識してグラフを眺める。

(4)夜間の放射冷却(夕方から朝までの温度低下量)が大きくなるのは、 低温の乾いた雪が積もった静穏の夜間である。 しかし、積雪内に融解した液体水が含まれると、積雪の熱的パラメータが 大きくなり、夜間冷却は小さくなる。

(5)比較的高温で、しばらく無降雪が続くと積雪面のアルベドは低下し、 日中の融雪が起きやすくなる。

(5)この研究課題はデータ解析であるが、理論的な考察を行なう場合 の参考に、熱収支式を示しておく。 地表面の熱収支式は、通常、次式で表わされる。

   R↓ = σTS4 + H + lE + G ・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・ (式3.5)
入力放射 = 地面放射 + 顕熱 + 潜熱 + 地中伝導熱

ただし入力放射量: R↓=(1-ref)S↓+L↓ ・・・・・・・(式3.6)

である。ここに、ref は積雪面アルベド、S↓とL↓はそれぞれ下向きに 積雪面に入る日射量と大気放射量である。 積雪面において、気温が0℃以上で融雪が連続的に生じて いるときの積雪は全層0℃一定で地中伝導熱 G (この場合は積雪面から下への 伝導熱)に相当する分は融雪エネルギー M となり、次のように 表わされる(水環境の気象学、p.140)。

M =(R↓-σTS4) + H + lE

(6)詳細解析の際には、有限の厚さをもつ積雪を対象にして、 次の熱収支式を用いる(水環境の気象学、p.242)。

QS + QM = QG

ここに、QSは積雪の温度を上昇させるエネルギー、 QMは融雪に使われるエネルギー、QGは積雪層 が表面と底面から得る正味のエネルギーである。


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