2026/03/14 更新

写真a

ニイヤ　ヒロフミ
新屋　啓文
NIIYA Hirofumi
所属
災害・復興科学研究所 准教授
職名
准教授
ホームページ
https://hniiya.sakura.ne.jp/landform/
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外部リンク

学位

  • 博士（理学） （ 2014年3月   広島大学 ）

  • 修士（理学） （ 2011年3月   広島大学 ）

  • 学士（理学） （ 2009年3月   広島大学 ）

研究キーワード

  • 吹雪

  • 火山泥流

  • 粉体

  • 乱流

  • 雪崩

  • 砂丘

研究分野

  • 自然科学一般 / 数理物理、物性基礎

  • 自然科学一般 / 地球人間圏科学

経歴（researchmap）

  • 新潟大学   災害・復興科学研究所   准教授

    2022年4月 - 現在

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  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   助教   研究准教授

    2020年4月 - 2022年3月

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    国名：日本国

    備考：2020年11月〜 研究准教授

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  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   特任助教

    2018年2月 - 2020年3月

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    国名：日本国

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  • 名古屋大学   大学院環境学研究科   特任助教

    2017年4月 - 2018年2月

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    国名：日本国

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  • 名古屋大学   大学院環境学研究科   日本学術振興会特別研究員(PD)

    2014年4月 - 2017年3月

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  • 広島大学   大学院理学研究科 数理分子生命理学専攻   日本学術振興会特別研究員(DC1)

    2011年4月 - 2014年3月

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経歴

  • 新潟大学   災害・復興科学研究所   准教授

    2022年4月 - 現在

  • 新潟大学   研究推進機構　超域学術院   助教

    2020年4月 - 2022年3月

  • 新潟大学   研究推進機構　超域学術院   特任助教

    2018年2月 - 2020年3月

学歴

  • 広島大学   理学研究科   数理分子生命理学専攻

    2011年4月 - 2014年3月

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    国名： 日本国

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  • 広島大学   理学研究科   数理分子生命理学専攻

    2009年4月 - 2011年3月

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    国名： 日本国

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  • 広島大学   理学部   数学科

    2005年4月 - 2009年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会

  • 日本自然災害学会

    2019年6月 - 現在

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  • 日本雪氷学会

    2012年6月 - 現在

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  • 日本地球惑星科学連合

    2011年2月 - 現在

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  • 日本物理学会

    2009年8月 - 現在

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委員歴

  • 雪氷研究大会（2024・長岡）実行委員会   実行委員（ホームページ，庶務）  

    2023年9月 - 2025年3月   

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    団体区分：学協会

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  • 日本雪氷学会北信越支部   幹事  

    2019年6月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 雪氷研究大会（2020・新潟）実行委員会   実行委員（庶務）  

    2019年6月 - 2020年6月   

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    団体区分：学協会

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論文

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書籍等出版物

  • 地形現象のモデリング 海底から地球外天体まで

    遠藤 徳孝, 小西 哲郎（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: 第７章 雪崩 〜理論とシミュレーション〜）

    名古屋大学出版会  2017年10月  （ ISBN:9784815808877 ）

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    記述言語：日本語 著書種別：学術書

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MISC

講演・口頭発表等

  • Enhancing resilience to climate-driven geohazards through international collaboration – experience from the GEOMME partnership’s journey in research and education

    Graham Lewis Gilbert, Dieter Issler, Yoichi Ito, Ryoko Nishii, Satoru Yamaguchi, Hirofumi Niiya, Takahiro Tanabe, Tae-Hyuk Kwon, Enok Cheon, Joon-Young Park, Christopher D'Amboise, Louise Vick

    2024年3月 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：英語  

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  • Research on avalanches caused by stability of snow cornices developed by blowing snow

    Satoru Yamaguchi, Yoichi Ito, Takahiro Tanabe, Koichi Nishimura, Satoru Adachi, Sojiro Sunako, Yoshihiko Saito, Tsubasa Okaze, Hirofumi Niiya, Kae Tsunematsu, Hiraku Nishimori

    2024年3月 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：英語  

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受賞

  • 平田賞

    2022年10月   日本雪氷学会   粒子-流体連続解析を用いた吹雪の時空間構造に関する研究

    新屋啓文

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  • 雪氷奨励賞

    2021年6月   日本雪氷学会北信越支部   雪粒子の挙動に立脚した吹雪・雪崩・泥流の運動メカニズムの解明

    新屋 啓文

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  • 新潟大学研究推進機構研究教授等名称付与

    2021年3月   新潟大学  

    新屋 啓文

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  • 加賀市中谷宇吉郎科学奨励賞 若手研究者の部

    2019年2月   加賀市   粒子-流体連続解析を用いた吹雪の時空間構造に関する研究

    新屋 啓文

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  • 広島大学大学院理学研究科長表彰

    2014年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • 学生優秀発表賞 -口頭発表部門 最優秀発表賞-

    2013年9月   雪氷研究大会（2013・北見）   粒子モデルを用いた雪崩の頭部形成における初期状態依存性

    新屋 啓文

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  • Incentive Award for Poster presentation

    2012年11月   2012 International Conference on Modeling, Analysis and Simulation   Dunes as dynamical system; numerical and analytical approaches to morphodynamics

    Hirofumi Niiya

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  • 広島大学エクセレント・スチューデント・スカラシップ

    2012年7月   広島大学   成績優秀学生

    新屋 啓文

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  • 2012年大会 固体地球科学セクション 学生優秀発表賞

    2012年6月   日本地球惑星科学連合   流体力学的相互作用を組み込んだ粒子なだれのパターン形成

    新屋 啓文

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  • Research Excellence Award

    2012年2月   The 3rd Taiwan-Japan Joint Workshop for Young Scholars in Applied Mathematics   Pattern formation of granular avalanches simulated by particle method with hydrodynamics interaction

    Hirofumi Niiya

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  • 広島大学大学院理学研究科長表彰

    2011年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • JPSJ Papers of Editors' Choice

    2010年6月   Journal of the Physical Society of Japan   Three-dimensional dune skeleton model as a coupled dynamical system of two-dimensional cross-sections

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

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  • 広島大学理学部長表彰

    2009年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • 広島大学エクセレント・スチューデント・スカラシップ

    2008年7月   広島大学   成績優秀学生

    新屋 啓文

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 雪と火山砕屑物を含む複雑混合系の降伏挙動

    研究課題/領域番号：2025-8

    2025年5月 - 2026年3月

    制度名：2025年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田憲一, 佐々木 勇人

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    担当区分：研究分担者 

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  • 高精度深度カメラとビデオカメラ式雨量計による降雪密度の高精度推定

    研究課題/領域番号：2025-11

    2025年5月 - 2026年3月

    制度名：2025年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    勝山 祐太, 新屋 啓文, 勝島 隆史, 竹内 由香里

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    担当区分：研究分担者 

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  • 湿雪雪崩におけるモデルパラメータの最適化に向けた観測的研究

    研究課題/領域番号：2025-12

    2025年5月 - 2026年3月

    制度名：2025年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    砂子 宗次朗, 新屋 啓文, 田邊 章洋, 明石 亜子

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    担当区分：研究分担者 

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  • 空撮画像を用いた雪崩モデルパラメータ推定と気象・積雪条件の関係

    研究課題/領域番号：2024-6

    2024年5月 - 2025年3月

    制度名：2024年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    田邊 章洋, 新屋 啓文, 砂子 宗次朗

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    担当区分：研究分担者 

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  • 火山砕屑物を含む複雑泥流の降伏と流動

    研究課題/領域番号：2024-10

    2024年5月 - 2025年3月

    制度名：2024年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一, 佐々木 勇人

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    担当区分：研究分担者 

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  • 超高速度ビデオカメラ式雨量計の開発が拓く降雪密度の高精度推定手法

    研究課題/領域番号：2024-12

    2024年5月 - 2025年3月

    制度名：2024年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    勝山 祐太, 新屋 啓文, 勝島 隆史, 竹内 由香里, 稲津 將

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    担当区分：研究分担者 

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  • 野外観測に基づく吹雪下での雪粒子による消散係数の計測と視程の評価

    研究課題/領域番号：24K01037

    2024年4月 - 2028年3月

    制度名：科学研究費助成事業

    研究種目：基盤研究(B)

    提供機関：日本学術振興会

    大風 翼, 大宮 哲, 松宮 央登, 新屋 啓文

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    配分額：18460000円 （ 直接経費：14200000円 、 間接経費：4260000円 ）

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  • 最適な避難に向けた高頻度・高精度な降雪密度測定手法の開発

    研究課題/領域番号：2023-6

    2023年5月 - 2024年3月

    制度名：2023年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    勝山 祐太, 新屋 啓文, 勝島 隆史, 竹内 由香里, 稲津 將

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    担当区分：研究分担者 

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  • 火山砕屑物を含む複雑泥流のレオロジー特性

    研究課題/領域番号：2023-7

    2023年5月 - 2024年3月

    制度名：2023年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一, 稲葉 豪生

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    担当区分：研究分担者 

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  • 航空写真を用いた積雪・雪崩堆積状況の判読と雪崩モデルパラメータ推定

    研究課題/領域番号：2023-8

    2023年5月 - 2024年3月

    制度名：2023年度災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    砂子 宗次朗, 新屋 啓文, 田邊 章洋

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    担当区分：研究分担者 

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  • 火山砕屑物や雪を含む複雑混合流における粘性計測

    2022年10月 - 2023年3月

    制度名：2022年度 災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一

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    担当区分：研究分担者 

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  • 雪・水・火山砕屑物による混合流の粘性評価

    2021年5月 - 2022年3月

    制度名：2021年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一

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    担当区分：研究分担者 

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  • 小型LiDARによる吹きだまり形状計測のための基礎的実験

    2021年5月 - 2022年3月

    制度名：2021年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    大風 翼, 新屋 啓文, 川島 理沙

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    担当区分：研究分担者 

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  • 沿岸部における風による砂粒子の飛散・堆積の数値シミュレーション技術の開発

    2021年5月 - 2022年3月

    制度名：2021年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    富永 禎秀, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者 

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  • 積雪構造の時空間的変動を考慮した雪崩の動的ハザードマップの構築

    研究課題/領域番号：21H04601

    2021年4月 - 2026年3月

    制度名：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

    研究種目：基盤研究(A)

    提供機関：日本学術振興会

    山口 悟, 西村 浩一, 大風 翼, 西森 拓, 伊藤 陽一, 新屋 啓文, 常松 佳恵

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    配分額：41860000円 （ 直接経費：32200000円 、 間接経費：9660000円 ）

    風砕や風速変動による積雪構造の時空間的な非一様性のモデル化に関しては, 吹雪によって再配分された積雪（吹きだまり）の3次元形状および内部構造を明らかにするための野外観測を実施した. その際にUAV空撮を吹雪発生の前後に行い，得られた画像をSfM処理することで吹きだまりに関する数値表層モデル（DSM）を精度良く作成できることを確認した．さらに吹雪時の吹きだまりの発達過程を捉えるため，LiDARによる測定を試験し, 吹雪時においても雪面形態を取得できることも確認した．
    積雪構造の時空間的な非一様性をフィールドで簡易に測定できる装置の開発に関しては，装置の基本設計を実施するとともに，積雪の誘電率を測定することで含水状態を測定する部分の試作し，測定原理の確認を実施した.
    予測誤差を考慮した情報発信技術の開発に関しては，本研究で採用予定のPCQ法と他の確率的ハザードマップ作成手法（モンテカルロ法やLHS法）とのシミュレーション結果の比較を実施し，PCQ法が一番精度が良いことを示した．またPCQ法には適切な展開次数と計算回数が存在し，展開次数と計算回数が等しい時に最良の結果が得られることを示した．
    システムの実用化にむけたスキー場の協力を得た社会実装実験では，ニセコアンヌプリ山域において雪が積もりはじめた時期と融雪がはじまる前の2時期に，航空レーザ測量を実施した．これにより，ニセコアンヌプリのほぼ全域の冬期間の積雪深分布を1 mメッシュで求めることができた．本データは単純な積雪深だけでなく，風による吹き払い・吹きだまりや尾根部に張り出した雪庇などの厚さも把握できるため，開発予定の時空間的に非一様な積雪モデルを検証する際の資料として活用する予定である. なお測量結果をスキー場の関係者と共有することで，雪崩管理の基礎データとして活用してもらう予定である．

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  • 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

    研究課題/領域番号：23K20984

    2021年4月 - 2025年3月

    制度名：科学研究費助成事業

    研究種目：基盤研究(B)

    提供機関：日本学術振興会

    大風 翼, 大宮 哲, 新屋 啓文

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    配分額：17290000円 （ 直接経費：13300000円 、 間接経費：3990000円 ）

    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。

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  • 凝集体を含む水・雪・火山砕屑物混合物の流れ特性

    2020年6月 - 2021年3月

    制度名：令和２年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（A）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 小田 憲一, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者 

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  • 大型境界層風洞を用いた吹雪や砂嵐の侵食・堆積過程と輸送構造の高時空間分解能解析

    研究課題/領域番号：23K20243

    2020年4月 - 2025年3月

    制度名：科学研究費助成事業

    研究種目：基盤研究(B)

    提供機関：日本学術振興会

    新屋 啓文, 富永 禎秀, 根本 征樹, 大風 翼

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    配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）

    本研究課題では，吹雪や砂嵐に代表される固気混相流が引き起こす自然災害の基礎理解に資するため，風成作用による粒子輸送現象の発生・発達で主要な役割を担う地表面の侵食・堆積過程に着目している．
    本年度（2年目）では，1年目に構築した実験系で雪粒子のスプラッシュ過程（雪面への雪の衝突）を高速度撮影するとともに，砂床の乾湿に応じた飛砂の発生条件に関して砂浜で現地観測を実施した．飛雪の風洞実験は，防災科学技術研究所の雪氷防災研究センター・新庄雪氷環境実験所の低温風洞装置で行われた．人工雪を風洞底面に敷き詰め，風洞入口から十分に離れた地点でデジタルスチルカメラによりスプラッシュ過程を撮影した．飛雪粒子の可視化に用いたレーザー光の雪面での反射を抑えるため，雪面と水平にレーザー光を照射した．その結果，風洞の上部および側面の2方向から飛雪粒子を撮影することに成功した．一方，飛砂の野外観測は新潟県沿岸部の五十嵐浜で実施され，冬期に降水が多いものの強風によって湿った砂浜で飛砂が発生している．ポータブル型超音波風向風速計で飛砂の発生条件を調べるとともに，自動撮影カメラで飛砂の有無と輸送状態（間欠性，連続性）を判定し，さらに，土壌水分センサーで砂浜の湿り具合を体積含水率で定量化した．その結果，10分間隔で乱流強度を示す摩擦速度と飛砂の発生確率を整理したところ，湿った砂面での飛砂の臨界摩擦速度は乾燥した砂面の1.5倍程であった．野外観測で飛砂発生に及ぼす地表面の乾湿状態の効果を示すことに成功したが，含水率と臨界摩擦速度の関係を解明するための風洞実験が必須と考えられる．

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  • 火山砕屑物・水・雪の混合泥流における凝集体の形成条件および物理特性

    2019年5月 - 2020年3月

    制度名：平成３１年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（A）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 小田 憲一, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者 

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  • 積雪表面への弾丸衝突に誘発される全層・表層雪崩の発生条件

    2019年5月 - 2020年3月

    制度名：平成３１年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（A）

    提供機関：新潟大学

    西森 拓, 市原 美恵, 池田 航, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者 

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  • 積雪内への水浸透速度の評価に基づく湿雪雪崩発生予測手法の検討

    2018年5月 - 2019年4月

    制度名：平成３０年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（B）

    提供機関：新潟大学

    西村 浩一, 辻 滉樹, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者  資金種別：競争的資金

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  • 回転ドラム実験による火山砕屑物・水・雪の粗大化とその流動特性の解明

    2018年5月 - 2019年3月

    制度名：平成３０年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究

    研究種目：共同研究（A）

    提供機関：新潟大学

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一

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    担当区分：研究分担者  資金種別：競争的資金

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  • 雪粒子の個別運動モデルと数値流体解析の連成による飛雪・積雪環境高精度予測法の開発

    研究課題/領域番号：18H01592

    2018年4月 - 2022年3月

    制度名：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究種目：基盤研究(B)

    提供機関：日本学術振興会

    大風 翼, 大宮 哲, 新屋 啓文

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    担当区分：研究分担者  資金種別：競争的資金

    配分額：17290000円 （ 直接経費：13300000円 、 間接経費：3990000円 ）

    １）吹雪風洞実験：防災科学技術研究所の新庄雪氷環境実験所の低温風洞を用いて、吹雪風洞実験を実施した。地吹雪を十分に発達させた地点において、ハイスピードカメラを用いて撮影した。撮影条件は2018年度の実験を参考に決定した。Particle Tracking Velocimetry（PTV）により、雪面への衝突粒子、衝突後のRebound粒子、はじき出されたSplash粒子の挙動を取得し、Splash過程のサブモデルのための各種統計量の算出を試みた。
    ２）吹雪境界層を対象とした野外観測：北海道弟子屈町の雪原において、吹雪境界層を対象とした野外観測を実施した。3次元超音波風速計とSnow Particle Counterを4高度に設置し、地吹雪発生時の流れ場の乱流統計量及び粒子質量流量の高度分布を取得した。設置高度やサンプリングレートは2018年度の予備実験を元に決定した。降雪の弱い条件下の地吹雪では、目線高さの単位時間に単位面積を通過する雪の質量流量（飛雪流量）の最大瞬間値が10分間平均値の関数で表現できることを見出したほか、降雪時の飛雪流量の鉛直分布の特性について考察を加えた。
    ３）吹きだまりの予備観測：２）の測定地点近傍に、模擬フェンスを卓越風向に直交するように設置し、吹雪ある1イベントについて、フェンス周辺に形成される吹きだまり形状の把握を行い、2020年に実施する2次元構造物周辺の吹きだまり観測のための基礎的データを収集した。開口率0 %では、既往の観測と概ね相似な吹きだまり形状がフェンス風上に形成された。
    ４）飛雪モデルのプロトタイプの検証：2018、2019年に実施した低温風洞実験を対象とした解析を行い、モデルの予測精度の検証を行った。雪面からの粒子射出に係るSplash過程のサブモデルにより、雪面近傍の跳躍層をより高精度に再現することができた。

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  • 固気混相流における粒子の乱流輸送と地形パターンが示す時空間構造の理論的解明

    研究課題/領域番号：17K14353

    2017年4月 - 2020年3月

    制度名：科学研究費助成事業 若手研究(B)

    研究種目：若手研究(B)

    提供機関：日本学術振興会

    新屋 啓文

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    本研究課題では，固気混相流において複雑な時空間構造を示す飛砂・飛雪現象と砂床・雪面上に周期的または典型的な構造を形成する地形現象に対し，物理学に基づく計算手法の導入および数理科学に基づく理論解析手法の適用を行うことで，風による粒子輸送の平衡・非平衡特性と地形のパターン形成を関連付け両者の普遍的法則及び機構の解明を３年計画で開始した．
    ２年度では，初年度に開発した次世代型吹雪モデル”Large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model”を用いて，弱風（5 m/s）から強風（10 m/s）に至るまでの粒子輸送形態の風速依存性について調べるとともに，吹雪研究の分野で主流であった従来の平均流モデルや観測・実験との整合性を確認した．その結果，粒子の輸送形態は，弱風において輸送の発生と停止を繰り返す間欠的輸送から，強風においてスパン方向に蛇行する連続的輸送へと変化した．また，粒子質量流束の鉛直分布は吹雪の野外観測や風洞実験で確認されるベキ則に従い，粒子の最大跳躍高度が弱風から強風にかけて高さ5 cmから40 cmへと増大した．このような粒子挙動の風速依存性は，従来の平均流モデルや観測・実験に類似しており，次世代型吹雪モデルにおいて既存研究との整合性が確認された．
    本年度では，さらに，防災科学技術研究所・新庄雪氷環境実験所にて飛雪粒子の雪面への衝突であるスプラッシュ過程に関する風洞実験に参加した．スプラッシュ過程における雪粒子の三次元飛跡を捉えるため，同期させた２台の高速度カメラを用いて雪面での粒子の跳ね返りや衝突により雪面から新たに放出される粒子が撮影された．そして，ImageJによる動画像解析から各飛雪粒子の見かけ粒径と重心を自動抽出する手法の確立に成功した．

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  • 固体－流体混合系における物質輸送及び構造形成に潜む普遍的機構の解明

    研究課題/領域番号：14J03528

    2014年4月 - 2017年3月

    制度名：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

    研究種目：特別研究員奨励費

    提供機関：日本学術振興会

    新屋 啓文

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    粒子の空気輸送メカニズムを解明するため，これまでに平均風速場の計算と個々の粒子計算を組み合わせた理論モデルを構築した．本年度は，既存成果の主要因特定のため詳細な物理量の解析①と②に加え，理論モデルの３次元乱流場への拡張③について，以下の通り実施した．
    ①1964年に提唱されたOwenの仮説を検証するため，粒子が飛散し始める臨界近傍における流体・粒子剪断応力の風速依存性について調べた．粒子輸送下で発生する粒子応力は，下降・上昇粒子の総運動量の差から算出される．その結果，流体と粒子応力の和は全ての風速条件で空間一様であったため，風速に対する粒子応力の変化が地表面応力特性の要因と特定された．さらに，粒子応力の風速依存性は，跳躍粒子の粒度分布変化によって説明されることを明らかにした．
    ②跳躍粒子と地表面の衝突であるスプラッシュ過程を，既存の単一スプラッシュ実験に基づき再構築し，飛散粒径に応じた輸送形態の変化について調べた．その結果，粒子の運動形態は，粒径100 μmを境に跳躍から浮遊へ遷移し，既存の観測や実験結果と対応することを示した．さらに，スプラッシュ過程の再構築に伴う粒子運動の改善は，衝突速度に非依存した鉛直方向の反発係数によって生じたことを明らかにした．
    ③風速場の空間不均一性による輸送の非定常ダイナミクスを理解するため，Large-Eddy Simulationによる乱流計算手法とスプラッシュ関数を用いた粒子計算手法を連成させた新たな粒子の乱流輸送モデルを開発した．そして，一定速度の壁面駆動による風速場の下，粒径100 μmの場合に生じる粒子の乱流輸送構造を調べた．その結果，主風向に沿った筋状の空間構造が，局所的に取り込まれた粒子によって形成された．さらに，この構造は時間的に輸送の発生と停止を繰り返す間欠性を示すことを明らかにした．

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  • 流体中を運動する要素集団の輸送現象とパターン形成およびそれらの普遍性の理論的解明

    研究課題/領域番号：11J07296

    2011年 - 2013年

    制度名：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

    研究種目：特別研究員奨励費

    提供機関：日本学術振興会

    新屋 啓文

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：1900000円 （ 直接経費：1900000円 ）

    本年度は、昨年度に引き続き、地形のパターン形成やダイナミクスに見られるメカニズムを、i)現象の細部に至る詳細な性質を明らかにする粒子法シミュレーションと、ii)現象を粗視化し本質の抽出を行う現象論モデルの構築と数理解析の2つの異なるアプローチを用い考察する目的で、以下の通り実施した。
    1砂丘 : 砂丘骨格模型と呼ばれる力学系モデルを用い、環境条件に応じたバルハンの安定性に着目した。その結果、バルハンの最終状態は砂の供給量の増加に伴い、消滅・定常・増加の異なる3種類に分類された。そして、(i)孤立系の場合、バルハンは消滅と増加の2状態をほぼ示し、形成された定常バルハンのサイズは供給量によらず一定となった。一方で、(ii)ネットワーク系の場合、バルハンは供給量に応じた異なるサイズへ変形した。さらに、線形安定性解析を通して、これらの変形は最適サイズへの自己調節機能によって生じた事が分かった。
    2雪崩 : 粒子モデルと現実の系との定量的対応を議論するため、斜面流前端に形成される頭部の前端角の時間発展に着目した。その結果、数値計算の初期において、前端角が示す揺らぎは大きいが、時間の経過とともに前端角は一定の角度(60度)へ収束することが分かった。この角度は、雪崩に関する運動論の理論解析から予測されており、本モデルの結果と良く一致した。また、本モデルを支配する1つの無次元パラメータを変化させることで、頭部形状が一定値を境に形成されなくなった。具体的には、重力が斥力に比べ十分大きい場合、頭部を形成することは不可能であり、モデルの適用範囲を意味すると考えられる。
    3リップル : 粒子の詳細な跳躍過程を捉えるため、スプラッシュ(砂面への粒子衝突により他の粒子を放出する過程)における粒子の物理的状態を調べた。その結果、粒子の砂面への入射角度分布は、2つの異なるガウス分布によって上手くフィッティングされた。さらに、入射時の粒子の運動エネルギーは、高エネルギーと低エネルギーの2状態に区分された事から、2種類の跳躍モードの存在が示唆された。

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担当経験のある授業科目（researchmap）

  • 災害・復興科学演習及び実習

    2023年4月
    -
    現在
    機関名：新潟大学

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  • 地形動力学特論

    2023年4月
    -
    現在
    機関名：新潟大学

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  • 雪氷環境特論

    2023年4月
    -
    現在
    機関名：新潟大学

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  • 自然科学特論V

    2023年4月
    -
    2023年8月
    機関名：新潟大学

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  • 基礎雪氷学

    2021年4月
    -
    現在
    機関名：新潟大学

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  • 基礎雪氷学

    2018年4月
    -
    2020年3月
    機関名：新潟大学

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  • 地球惑星物理学実験II

    2017年4月
    -
    2018年3月
    機関名：名古屋大学

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  • 地球惑星物理学実験法および実験I

    2017年4月
    -
    2018年3月
    機関名：名古屋大学

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  • 熱力学基礎

    2017年4月
    -
    2018年3月
    機関名：名古屋大学

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担当経験のある授業科目

  • 突発災害特論

    2024年
    機関名：新潟大学

  • 卒業論文II

    2023年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 災害・復興科学演習及び実習

    2023年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 地形動力学特論

    2023年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 雪氷環境特論

    2023年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 卒業論文I

    2023年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 自然科学総論V

    2023年
    機関名：新潟大学

  • 卒業論文

    2023年
    機関名：新潟大学

  • 雪氷災害特論

    2022年
    機関名：新潟大学

  • 気象災害特論

    2022年
    機関名：新潟大学

  • 基礎雪氷学

    2021年
    -
    現在
    機関名：新潟大学

  • 基礎雪氷学

    2018年
    -
    2019年
    機関名：新潟大学

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