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雪片の衝突分裂

雪の結晶がお互いにぶつかり合うと、併合して「雪片」と呼ばれる集合体ができます(いわゆる「ぼたん雪」)。上空では活発に雪片形成が起こっているものと考えられ、雪片が融けて大粒の雨になって落ちてきます。

では、雪片同士がぶつかると、お互いに併合するだけなのでしょうか?それとも分裂して小さな雪結晶にもどることもあるのでしょうか。

どのような条件で雪片の併合・分裂が起こるのかを確かめるために、防災科学技術研究所・長岡雪氷研究センターの施設を利用して、雪片の衝突実験を行いました。自然の雪片を採取し、それを垂直風洞(浮遊装置)に載せ、空中に浮遊させて衝突させます。画像をビデオ撮影し、衝突時の相対速度や分裂の形態を調べます。

下の写真はその一例です。衝突時の挙動として(1)併合、(2)分裂、(3)バウンドの3形態があることが確かめられました。また2つの雪片が上下に重なると、上方の雪片が浮力(空気の抵抗力)を失い、加速して衝突することもわかりました。

衝突時に分裂が起こるか、併合が起こるかは、衝突粒子の運動エネルギーに依存するものと思われます。今後、解析を進めることによって、雪片の併合・分裂確率を定式化し、降水予測モデルの高度化に役立てていく計画です。

衝突分裂する雪片

浮遊装置の上で衝突分裂する雪片↑