JPH052084A - 降雪深自動計測方法 - Google Patents

降雪深自動計測方法

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JPH052084A
JPH052084A JP3156974A JP15697491A JPH052084A JP H052084 A JPH052084 A JP H052084A JP 3156974 A JP3156974 A JP 3156974A JP 15697491 A JP15697491 A JP 15697491A JP H052084 A JPH052084 A JP H052084A
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snow
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snowfall
snow depth
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の降雪深自動計測方法では、積雪深の時
間的な差により正しく降雪深を計測できず、実用化され
ていなかったものを、時間的な差に関係なく、降雪深を
精度よく計測し実用化を図ること。 【構成】 光波式積雪計による計測部3で実際の積雪深
をmm単位で検出する。また気温計4で実際の温度を検
出すると共に雪重量計6で雪重量を検出する。この検出
されたmm単位の積雪深データ,気温データおよび雪重
量データに基づいて、演算部8で演算処理することによ
り、時間降雪深,日降雪深および降雪強度を自動的かつ
連続的に計測する。また、積雪深の時間変化により積雪
の沈降係数を関数化することにより、上記時間降雪深,
日降雪深および降雪強度を自動的かつ連続的に精度よく
計測することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、気象データ管理分
野、雪国地方に於ける、設置の設計分野等雪に関連する
あらゆる分野に対し、適切な降雪深データを計測する降
雪深自動計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、降雪深は、定められた時刻に雪板
と呼ばれる板上の雪を人手により排雪し、後の定められ
た時刻にその板の上に積雪された積雪深の、目盛を読み
取る人力からによる観測が主である。わずかに近年で
は、機械式としての板の回転により降雪深を自動計測す
ることや、超音波式積雪深計による積雪深の時間的差か
ら降雪深を算出し、自動計測できる装置も、試みられて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におけ
る降雪深計測装置の前者は、回転する板が、地上より高
い位置に設置する必要があり、風による雪片の補獲率が
悪くなり、後者は、降雪深を正しく演算し得うるに足り
る精度が、従来の超音波式積雪深計では、確保できない
事と、積雪の沈降係数の関数化が、確立していないこと
により、前者,後者共降雪深の精度が悪く実用化できて
いない。したがって積雪深の時間的な差から降雪深を、
正しく演算し得うるに足りる精度が、確保できなかっ
た。
【0004】この発明の目的は、従来技術の欠点を解決
しかつ、積雪の沈降係数を確立して降雪深の精度を向上
させて実用化を図った降雪深自動計測方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、光波式積雪深計で検出されたmm単位
の積雪深データ及び、気温計で検出された気温データに
基づいて、演算処理することにより、時間降雪深,日降
雪深および、降雪強度を、自動的かつ連続的に計測する
ことを特徴とする降雪深自動計測方法である。
【0006】また、この発明は、連続又は、一定時間毎
に計測された積雪深データ及び気温データより、その積
雪深の時間変化より積雪の沈降係数を関数化することに
より、演算処理して時間降雪深、日降雪深および、降雪
強度を計測することを特徴とする降雪深自動計測方法で
ある。
【0007】この発明は、光波式積雪深計で検出された
mm単位の積雪データ、気温計で検出された気温データ
および雪重量計で検出された雪重量データに基づいて、
演算処理することにより、時間降雪深、日降雪深および
降雪強度を、自動的かつ連続的に計測することを特徴と
する降雪深自動計測方法である。
【0008】さらに、この発明は、連続又は、一定時間
毎に計測された積雪深データ、気温データおよび雪重量
データより、その積雪深の時間変化より積雪の沈降係数
を関数化することにより、演算処理して時間降雪深、日
降雪深および降雪強度を計測することを特徴とする降雪
深自動計測方法である。
【0009】
【作用】この発明の降雪深自動計測方法を採用すること
により、自動的かつ、連続的に、精度よく計測される。
而して、人手不足の解消への貢献,24時間どの様な気
象条件下でも連続計測が可能,人手による測定値のバラ
ツキの低減,広範囲に必要箇所に、必要数設置でき、詳
細な気象情報を得ることができ、社会的にも、大いに意
義なものとなる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図面に基づき詳
細に説明する。図1は、本実施例の構成説明図であり、
地面GL上に立設された支柱1の上部には、支柱取付金
具2を介して、光波式積雪深計としての計測部3が、下
方斜目(例えば支柱1に対して20度)に、支承れてい
る。また、前記支柱1の適宜な高さ位置には、気温計4
が取付けられている。計測部3から、発光され、しかも
変調された光波は、波線5で示す、経路を通り、積雪面
で反射し、同じ波線5で示す経路を通り計測部3に受光
される。
【0011】雪重量計6は地面GL上に設けられてお
り、メタルウエファーと呼ばれるステンレス薄板製の偏
平容器(例えばL2000×W1000×D12)4枚
の中に液体(例えば不凍液)を充填し、雪重量を全面積
でとらえ、容器内の圧力を圧力計7で電気信号に変換し
単位面積当りの雪重量を計測するものである。
【0012】前記計測部3からの光の発光と受光の位相
差より積雪深がmm単位で計測される。積雪深計3、気
温計4および雪重量計6で、計測された積雪深データ、
気温データおよび雪重量データは、刻々と演算部8に入
力される。入力されたデータは、後述するフローに従
い、データの記憶部8A,演算器8B,表示器8Cにて
記憶,演算,表示されると共にインターフェース8Dを
経て出力される。
【0013】図2は、演算部8の演算手順を示すフロー
チャートであり、以下図2に従い説明する。演算部8の
電源をONにすることで、自動的にステップS1の演算
がスタートし、演算に必要な定数設定値をステップS2
にてセットします。次に、ステップS3にて、積雪深デ
ータを、ステップS4にて雪重量データを、ステップ5
にて気温データを各々に入力し、ステップS6にて、デ
ータを入力した時刻timが、0分,10分,20分,30
分,40分,50分の様に10分単位であるなら、ステップS
7で記憶部8Aにデータが記憶され、終了したならステ
ップS8にてtimが、例えばAM9:00であるな
ら、ステップS9で日降雪深計算を行い、そうでない時
は、ステップS10に進む。ステップS10にて、ti
mが60分単位であるならステップS11の時間降雪深計算
を行い、そうでない時はステップS12へ進む。
【0014】ステップS12にてtimが30分単位なら、
ステップS13の日降雪深計算を行い、そうでない時は、
ステップ14で記憶部8Aに記憶される。ステップS13
の降雪強度計算が終了後ステップS14にて、計算された
日降雪データ,時間降雪データおよび、降雪強度データ
である降雪深データを、記憶部8Aに各々記憶する。ス
テップS15にて、日付,現在時刻,入力時刻tim,積
雪深データ,強度データなどを表示器8cに表示する。
ステップS16にて、日降雪深データ,時間降雪深デー
タ,降雪強度データを出力する。前記ステップS6でt
imが10分単位でないときにはステップS15に進み、
各データが表示器8Cに表示される。
【0015】なお、図2におけるフローチャートは、積
雪深データ、気温データおよび雪重量データの3者によ
るフローを示したが、積雪深データおよび気温データの
2者による場合には、図2においてステップS4の雪重
量データが入力されることが省かれるのである。
【0016】時間降雪深,日降雪深および、降雪強度
は、扱うデータ数が異なるのみで、考え方は共通である
ので、以下に、まず積雪深データおよび気温データの2
者に基づく時間降雪深について図3に示した積雪深単純
増加モデルで説明する。
【0017】図3において、t0 は演算対称時間の開始
時刻で、t6 はその終了時刻である。t0 からt6 の6
0分において、〜は、積雪面の変化を示し、これ
が、積雪深計により、計測される。図中点線は、沈降を
予想した曲線であり、例えば、〜の波線は、t0 時
刻に於ける積雪面がt6 時刻までに沈降する予想曲線を
示し、〜は10分間という比較的短い時間であるの
で、沈降0と仮定するものである。
【0018】積雪深計により、積雪深Hが計測され、そ
の10分間の増分例えばd11に沈降関数aijを乗ずる
ことで、以下に示す式により時間的降雪深を算出する。
図3において、時間降雪深HHは
【0019】
【数1】
【0020】で示される。ここでdd6 jは ti時刻
でのddijが時刻と共に減少し、t6時刻となったとき
の予想値を示すものである。この予想値dd6 jを求め
る計算式として、時間的に初期に減衰の大きい指数関数
を用いた次式を近似式として用いる。
【0021】 a6j=exp(−C(t6 −tj)) (2) この(2式)の、a6jにおいて、ti時刻のaij
は、 aij=exp(−C(ti−tj)) (3) で示される。
【0022】(2式),(3式)において、Cは、気象
条件のパラメータを含んだ関数で表すことが妥当であ
る。ここでは、積雪の自然沈降に、大きく作用すると考
えられる気温Tiと、荷重に相関のある図中fiで示す
上部の積雪深でもって、次式で示す関数式を仮定する。
【0023】 C=C1×Ti+C2×fi+C3 (4) ここで、Tiは、ti時刻における気温であり、温度計
により計測される既知な値であり、fiは、演算部でも
って次式により演算される。
【0024】
【数2】
【0025】上記(4)式において、C1,C2,C3
は実測実験により、相関処理を行うことによって、決定
する定数である。
【0026】上述の式により、計測された積雪データと
気温データを用いて、t6時刻に演算を行うことで、時
間降雪深を精度よく計測することができる。
【0027】次に、積雪深データ、気温データおよび重
量データの3者に基づく時間降雪深について積雪深単純
増加モデル図が同様に図3に示され、さらに初期補正図
が図4に示されている。まず、図4において、降雪深の
初期値di を求める必要がある。すなわち、この初期値
は圧縮速度が早いことから初期補正を行なう必要がある
のである。
【0028】最初に、計測される積雪深の10分間の差
0 を用い、初期時刻iからi+1の時刻のA(沈降係
数)を求め、(6)式により直前の5分間相当の逆算を
行ない初期値di が計算される。
【0029】 di =h0 (1+1/A)/2 (6) 沈降係数Aは、積雪層の厚みが任意時刻iからi+1時
刻のdt間に圧縮する比を示し、(7),(8)式で表
わされる。
【0030】
【数3】
【0031】 C=C1 ・T+C2 ・tn +C3 (8) 初期値di は時間の経過と共に圧縮される。この圧縮さ
れた層厚は上記(7),(8)式により10分毎に計算
され、計測終了時刻のde が(9)式で求まる。
【0032】 de =Ade-1 (9) したがって、上記(9)式より時間降雪深Hは、(1
0)式より演算処理されることになる。
【0033】
【数4】
【0034】但し、A:沈降係数(dt間に圧縮する
比) H:降雪深(mm) P:層中心点より上の重量(kg/m2 ) T:初期の気温(℃) de :測定終了時刻の積雪層厚(mm) di :i時刻の積雪層厚(mm) di+1 :i+1時刻積雪層厚(mm) dt:差分時間(10分) δh:dt時間の沈降量(mm) t:降雪時からの経過時間(時間) C1 ,C2 ,C3 ,n:実測実験から求めた定数 上記(7)式の沈降係数Aは、次の要領で誘導される。
すなわち、すでに知られている文献より
【0035】
【数5】
【0036】が知られている。この(11)式を差分形
式とすると、
【0037】
【数6】
【0038】となる。
【0039】ここで、A(t)=h(t+1)/h
(t)とすると、上記(7)式は、 η(t)=P(t)・dt/(1−A(t)) (13) となる。
【0040】すでに知られている文献より、η(t)は
exp(tn )に比例することと、log ηは温度T
(t)の低下と共に直線的に増加することから、上記
(13)式は η(t)=P(t)dt/(1−A(t)) =exp(C1 T(t)+C2 ・tn +C3 ) (14) となる。この(14)式より A(t)=1−P(t)・dt/exp(C1 ・T(t)+C2 n +C3 ) となる。
【0041】上記(14)式において、左辺と右辺のlo
g をとり、Cとすると、 C=log η(t)=C1 T(t)+C2 n +C3 (15) となる。
【0042】上記(14)式が(7)式に、(15)式
が(8)式に相当することになる。
【0043】よって、時間降雪深Hは重量データも加味
した(7)式および(10)式で上述した(1)式およ
び(3)式よりも正確に求めることができるのである。
【0044】なお、この発明は前述した実施例に限定さ
れることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の
態様で実施し得るものである。本実施例では時間降雪深
について説明したが、日降雪深および降雪強度も同様の
手法にて計測できるものである。
【0045】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、積雪の沈降係数を確立し
て降雪深の精度を向上させることかできると共に、実用
的に供することができるのである。
【0046】而して、人手不足の解消への貢献、24時
間どのような気象条件下でも連続計測ができ、人手によ
る測定値のバラツキの低減、広範囲に必要な箇所に、必
要数設置でき、詳細な気象情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる一実施例の構成説明図であ
る。
【図2】この発明の方法の動作を示すフローチャートで
ある。
【図3】時間降雪深を計測する単純増加モデルの説明図
である。
【図4】初期補正を行なうための説明図である。
【符号の説明】
1 支柱 2 支柱取付金具 3 計測部 4 気温計 5 波線 6 雪重量計 7 圧力計 8 演算部 8A 記憶部 8B 演算器 8C 表示器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光波式積雪深計で検出されたmm単位の
    積雪深データ及び、気温計で検出された気温データに基
    づいて、演算処理することにより、時間降雪深,日降雪
    深および、降雪強度を、自動的かつ連続的に計測するこ
    とを特徴とする降雪深自動計測方法。
  2. 【請求項2】 連続又は、一定時間毎に計測された積雪
    深データ及び気温データより、その積雪深の時間変化よ
    り積雪の沈降係数を関数化することにより、演算処理し
    て時間降雪深、日降雪深および、降雪強度を計測するこ
    とを特徴とする降雪深自動計測方法。
  3. 【請求項3】 光波式積雪深計で検出されたmm単位の
    積雪データ、気温計で検出された気温データおよび雪重
    量計で検出された雪重量データに基づいて、演算処理す
    ることにより、時間降雪深、日降雪深および降雪強度
    を、自動的かつ連続的に計測することを特徴とする降雪
    深自動計測方法。
  4. 【請求項4】 連続又は、一定時間毎に計測された積雪
    深データ、気温データおよび雪重量データより、その積
    雪深の時間変化より積雪の沈降係数を関数化することに
    より、演算処理して時間降雪深、日降雪深および降雪強
    度を計測することを特徴とする降雪深自動計測方法。
JP3156974A 1991-01-24 1991-06-27 降雪深自動計測方法 Expired - Lifetime JPH0734036B2 (ja)

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