雪国の悩みを科学で解決する【雪氷学】。地球外に存在する超高熱の氷も研究対象に

東北地方や豪雪地帯に住む人々を悩ませている雪氷。その性質を科学的に解明し、雪を解かすための仕組みを研究、開発することで社会に新しい雪対策を提言する学問が「雪氷学」です。今回は、雪氷学について解説します。

Contents

北国の生活を悩ませる豪雪
融雪を促進し、豪雪地帯や都市部での暮らしを守る「雪氷学」
研究対象は雪崩の研究や南極の環境問題、宇宙調査にまで広がっている
「雪氷学」について学べる大学の学部や学科

北国の生活を悩ませる豪雪

冬になると新聞やニュースで盛んに取り上げられるのが、日本各地で発生する降雪です。東京のように雪が少ない地域では、降ったとしてもわずかな量にすぎません。しかし北国には一晩で数十センチも雪が積もってしまう地域があります。

この雪を放置すれば、屋根が崩れたり、道路がふさがったりして、日常生活にも支障が生じます。そのため、降雪量が膨大な豪雪地帯で生きていくためには、屋根の上や玄関前にうずたかく積もった雪を片付ける除雪作業を毎日しなければいけません。

屋根に積もった雪を地面に落とす「雪下ろし」や、凍って圧縮された雪をスコップ（シャベル）で砕き、持ち上げて、スノーダンプで運ぶ「雪かき」。これらは非常に肉体を酷使する作業であり、かつては体力のある若者が率先して行っていました。しかし少子高齢化が進んだ現在、80歳以上のお年寄りが１日に３回も除雪作業をしなければ生きていけない地域もあるのが実情です。

雪の中で生活を送るリスクも

豪雪地帯が抱えている課題は積雪だけではありません。気温が0度を下回る冬季には、路面に降った雨や雪が凍結し、歩行者や自転車、自動車などをスリップさせる危険性もあります。過去には大雪で車が動けなくなったり事故を起こしたりして、命を落とすという痛ましい事件も起こっています。

そのため、冬季には降雪のたびに除雪車を走らせたり、砂や凍結防止剤を路面に散布したりといったメンテナンスを定期的に行う必要があります。

このような問題を科学で解決し、雪国の人々が安心して暮らしていける社会を目指す学問が「雪氷学」です。

融雪を促進し、豪雪地帯や都市部での暮らしを守る「雪氷学」

氷雪学では、雪が解ける「融雪」のメカニズムを研究しています。これによって、社会にどのようなメリットがもたらされているのでしょうか。

雪が解けるのを早める融雪剤を開発

雪の降らない地域の人は、「雪は軽くて、きれいなもの」と思い込んでいるかもしれません。しかし、降り積もった雪は圧縮され、とても重くて固いもの。そのうえ、雪下ろしをするときには屋根や塀の上での作業中に落下したり、軒下での除雪作業中に屋根から落ちてきた雪にぶつかってケガを負うなどの危険性もあります。

また、屋根の雪を下ろしておしまいではありません。地面に落ちて固くなった雪はそのままにしてはおけないので、砕いて運ばなくてはいけません。

そのようなときに役立つことが期待されているのが、非力な人でも扱える「融雪剤」や「凍結防止剤」です。

氷の成分を研究して作られた融雪剤は、雪や氷に振りかけることで、融雪を促進します。また、凍結防止剤を玄関や路面に用いることで、歩行時に滑りにくくする効果も期待できます。

ところが、これらの薬剤には塩化ナトリウムや塩化マグネシウムなどが含まれており、使用後に地面が痛んだり錆びたり、自然環境に悪影響を及ぼす可能性もあります。

しかし、雪氷学の研究が進めば、地面を傷つけず、誰もが安心して扱える融雪剤を開発することができるかもしれません。実際に、中日本の高速道路や自動車専用道路を管理しているNEXCO中日本では、富山県立大学、国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所と協力し、鉄筋などの金属製品を腐食させない「プロピオン酸ナトリウムを用いた凍結防止剤」の研究と実証実験を行っています。

下水の熱を使って雪を溶かす新システムを構築

日本の中でも特に雪が多いとされる北海道。その道庁所在地である札幌市では、2020年の除排雪事業にかける費用が220億を超えるなど、雪対策に膨大な費用と労力が割かれています。

この札幌で現在注目を集めているのが「下水熱」による融雪です。人々の生活排水が流れる下水は、外気と比べて夏は涼しく、冬は暖かいという特性を持っています。札幌市はこの熱エネルギーの量や位置を記した「札幌市下水熱ポテンシャルマップ」を作成し、採熱管やヒートポンプなどを用いることで路面や歩道の融雪に活用しています。

札幌市の取り組みには、北海道科学大学などが所属する「さっぽろ下水熱利用研究会」も参加しています。同研究会は2019年に「北海道省エネルギー・新エネルギー促進大賞奨励賞」を受賞しており、今後も下水熱を用いた融雪は発展していくことが予測されます。