SLF研究所、雪崩のメカニズムを研究するために雪の模型を3Dプリント

この投稿は warrior bear によって 2023-8-9 21:32 に最後に編集されました

雪崩がどのように引き起こされるかをより深く理解するため、スイスのアルプスのリゾート地ダボスにあるユニークな寒冷研究所の研究科学者らは、雪の断面をスキャンし、3Dプリントしている。世界有数の雪崩研究機関（WSL-雪崩および雪崩法研究所SLF）の研究チームが作成したモデルは、新雪に対する風の影響をシミュレートし、雪崩が発生しやすい雪層がどのように機能するかを理解するために設計されています。これは、3D プリントを使用して気象現象や小惑星、地震、火山、地滑りなどの自然災害を研究する一連の研究プロジェクトの最新のものにすぎません。

ナショナルジオグラフィックによると、積雪とは、丘陵地帯などに積もった雪や氷などの物質の層であり、その層が滑り落ちると雪崩が発生する。降雪量に応じて、雪の厚さは数十メートルにもなり、質感や厚さもさまざまです。この不安定な物体が斜面から離れると、雪崩が始まります。雪が山を転がり落ちるにつれて、雪の移動速度が速くなり、移動するにつれてより多くの雪を巻き込み、流れの速い雪の川と、空中に立ち上がる氷の粒子の雲を作り出します。完全に発達した雪崩は時速320キロメートル以上、重量は100万トンに達する可能性があり、非常に危険な状況を引き起こす可能性があります。

SLF はスイス連邦工科大学 WSL の一部であり、したがって ETH チューリッヒの一部です。1936 年に設立され、180 人の従業員を擁し、スイス政府とプロジェクト関連の第三者基金から資金提供を受けています。この学際的な研究機関およびサービスセンターは、山岳地帯の環境や気候の変化を分析したり、1日2回の雪崩速報で人々に自然災害を警告したりするなど、差し迫った社会問題の解決に貢献しています。また、自然災害、山岳生態系、雪と永久凍土の起源、進化、状態を監視・研究し、雪崩がどのように発生し地形上を移動するかなど、雪崩に関する基礎的および高度な研究も行っています。
雪の研究における主な目標の 1 つは、スキーなどの素材が雪の上を最もよく滑る方法や、雪の弱い層がどのように形成され、崩壊して雪崩を引き起こすかを理解するために、さまざまな条件下で雪がどのように積もり、変化するかを判断することです。この作業の多くは、マイナス20℃に保たれたSLFの低温研究室で行われ、研究者は中に入る前に防寒服を着用する必要がある。 SLFのメディア担当マーティン・ヘグリ氏は、雪のサンプルを研究室に保管できると述べた。

研究者たちはまた、研究室の冷蔵室でナイロン糸の上に雪の結晶を成長させ、独自の雪を作った。彼らは風洞を使って、風がどのように雪を運ぶのかを理解します。風が雪を巻き上げてどこか別の場所に積もらせると雪崩を引き起こす可能性があるが、ヘグリー氏が説明するように、彼らは雪崩の仕組みや雪がどう動くのかをより深く理解したいと考えている。彼らはX線装置を使って雪の微細構造を調べ、サンプルをスキャンしながら回転させて3D画像を作成し、それを使って大きな3Dプリントを作成した。
「この写真のように、雪には非常にさまざまな種類があることがわかります。ここには、実は氷である非常に圧縮された雪と、非常に細かい雪があります」とヘグリ氏は説明した。「私たちは、雪の層が形成されるにつれてどのように変化するかを理解しようとしています。その力学があまり安定していないため、これを弱い層と呼んでいます。スキーヤーが雪の上を滑るのと同じくらいのわずかな力で、荷重が雪を通り抜けます。その後、この層が崩れ、雪崩が滑り落ちます。」

SLFアルペンマススポーツ研究ユニットの責任者であるヨハン・ガウメ教授も、3Dプリントを必要とするプロジェクトに取り組んでいます。彼のチームは、MPM (Mass Point Method) と呼ばれるハイブリッド数値手法に基づく 3D モデルを使用して、岩石崩落や雪崩など、山岳環境で発生する質量移動をモデル化します。最も驚くべき科学的成果について尋ねられると、彼はそれが「スノーボードからの雪崩放出における亀裂の伝播」に関係していると説明した。
ゴーム教授は次のように続けます。「通常よりもはるかに大規模なシミュレーションを実行した後、私たちは驚きました。弱い層がこれまで行われたどの測定よりも速く破壊されたため、コードに何か問題があると思いました。しかし、そうではなく、最終的に何が起こっているのか理解できました。幸いなことに、この結果は相反する理論を統合し、重要な実用的な意味を持っています。」
彼のユニットは、大型の 3D プリンターを使用して複雑な 3D 地形を製作することを計画しています。これにより、粒子の流れの実験を完了し、モデル検証用のデータを収集し、粒子の流れとそれがさまざまな地形の特徴とどのように相互作用するかについてさらに学ぶことができます。

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