屋頂上的積雪到底有多重？
― 積了 1 公尺，就等於 20 輛轎車壓在家裡頭上
放在手掌上的雪，幾乎感覺不到重量。但如果整個屋頂積了 1 公尺的雪，重量可能接近 30 公噸。本來很輕的雪，會重到把房子壓垮，是因為兩個相乘的原因：雪「放得越久越重」，而屋頂「比想像中大」。
你大概在雪國的新聞裡看過，有人站在屋頂上，用鏟子把雪剷下來的畫面。
雪看起來蓬鬆又輕。那為什麼還要冒著危險，特地爬上屋頂把雪清掉呢？
其實，雪要是放著不管，老房子可能會出現門打不開、屋頂受損的情況。屋頂上壓著的重量，遠遠超出外表給人的想像。
雪重到能壓垮房子，只有兩個原因
剛下的雪幾乎都是縫隙裡的空氣。過了幾天，雪被自己的重量壓扁，同樣的體積會重到約 2～4 倍。
一般獨棟住宅的屋頂，大多約 100 平方公尺左右。每 1 平方公尺雖然很輕，乘上面積之後就變成好幾十公噸。
這兩件事單獨看，都是理所當然的。但兩者相乘，數字就會一口氣膨脹。我們依序來看。
同樣是 1 公尺的雪，重量可以差 3 倍以上
雪的結晶長得像伸出許多枝條。剛下的雪，這些枝條互相勾在一起，堆出滿是縫隙的雪堆。因此新雪的重量，據說只有同體積水的大約十分之一。
不過，雪積著積著，形狀會慢慢改變。結晶細小的枝條逐漸變圓，又被上面新積的雪壓扁。這樣變緊實的雪，據說重量約有水的三成。含了水的融化中雪，甚至可能接近五成。
圖 1 比較的是：把裝滿雪的 1 公尺見方箱子融化成水之後的高度。箱子看起來一樣，裡面的重量卻差很多。
此外，如果雪上又下了雨，雨水幾乎不會流走，而是滲進雪裡。光是下 10 毫米的雨，整個屋頂就會多出大約 1 公噸的重量。春初或暖冬的日子，屋頂特別容易出危險，就是這個緣故。
乘上屋頂的面積，就變成好幾十公噸
接著看面積。在 1 平方公尺上積了 1 公尺緊實的雪，如圖 1 所示約 300 公斤。這大約是 4 個大人的重量，還在能想像的範圍內。
但屋頂從上面看，大約有 100 平方公尺。300 公斤乘以 100 倍，就是 30 公噸。如果一輛轎車算 1.5 公噸，就相當於 20 輛。請用圖 2 的滑桿改變積雪的深度，看看重量怎麼增加。
房子在建造時，就考慮過要承受這樣的重量。在多雪的地區，會預估積雪量較大，把柱子和橫樑做得更粗。即使如此，遇到積雪超出預期的年份，或是老舊受損的房子，還是會有危險。
設計房子時，必須用數字預估雪的重量。一般地區，據說是以每 1 公分的雪、每 1 平方公尺約 2 公斤來計算。多雪的地區則會預估得更重。也就是說，在設計的世界裡，雪也是當作「水的 2～3 成」重量來處理。
那麼，該怎麼辦才好？
- 不要一個人清雪萬一摔下來才能呼救，一定要 2 人以上。要使用安全繩和安全帽。
- 留意房子發出的「警訊」門或拉門突然變得難開、柱子發出嘎吱聲，據說都是雪太重的信號。
- 不要走在屋簷下天氣暖和或下雨的日子，屋頂的雪會成塊掉落。有時接近 1 公噸的雪會一次掉下來。
因雪受傷或死亡的人，據說多半是在除雪作業中，例如從屋頂摔落，或被落下的雪埋住。上屋頂之前，請先固定好梯子，並記住晴朗溫暖的日子雪特別容易滑動。如果有人被雪埋住，請立刻撥打 119 通報，並呼叫周圍的人。如果擔心年長家人住處的積雪，也可以向地方政府的除雪支援窗口諮詢。
總結
雪的一小片雖然很輕，但放久了會變緊實變重，再乘上屋頂的面積，就會變成好幾十公噸。積了 1 公尺緊實雪的屋頂上，可能壓著大約 20 輛轎車的重量。
輕盈的雪，乘上時間和面積就會變重。
屋頂上，藏著一座看不見的「汽車停車場」。
斜坡上的雪為什麼會突然滑落，請看「雪崩為什麼會在看似平穩的斜坡上突然發生？」；雪縫隙裡的空氣還有另一個作用，請看「就算外面是零下 20 度，為什麼雪底下還是 0 度？」。飄在天上的雲有多重，也在「一朵雲到底有多重？」裡算過了。
- 把剛下的雪輕輕裝進杯子，不要壓，一直裝到杯口。
- 放在溫暖的房間裡讓它融化，看看水的高度是杯子的幾成。
- 用放了幾天的雪，或用手壓緊的雪做同樣的事，比較水的高度。
剛下的雪，水應該只有大約一成的高度。越舊的雪，剩下的水越多。如果有廚房用的秤，也可以用重量來比較。
想知道更多的人 ― 術語・算式・與課本的連結從國中理化到大學專業課程，明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理化學到的範圍
- 高中高中「物理基礎」「物理」學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會學到、大學專業課程（雪冰學・建築結構學）的內容
- 研究連大學也不會當作「定論」來教、目前研究者還在調查的話題
國中術語：這個現象有名字
- 密度：每 1 立方公尺的質量。雪的重量差異，就是這個密度的差異。
- 積雪荷重：屋頂或建築物承受的雪的重量。是設計房子時要預估的量。
- 緊實雪：積雪被自己的重量壓縮，結晶變圓並連在一起的雪。密度比新雪大。
國中高中用算式確認：屋頂積雪的重量
把屋頂上的雪，看成一塊厚度均勻的板子。它的質量是「密度 × 體積」，而體積是「深度 × 面積」。
| 用符號寫 | M ＝ ρ × h × A F ＝ M × g |
| 用文字寫 | 雪的質量 ＝ 雪的密度 × 積雪深度 × 屋頂面積。壓在屋頂上的力 ＝ 質量 × 重力加速度 |
| 這個式子從哪來 | 由密度的定義（質量 ＝ 密度 × 體積）和重量的式子（重力 ＝ 質量 × 重力加速度）組合而成 |
| M | 屋頂積雪的質量（公斤） |
| ρ | 雪的密度（每 1 立方公尺的公斤數） |
| h | 積雪深度（公尺） |
| A | 從上方看屋頂的面積（平方公尺） |
| F, g | 壓在屋頂上的力（牛頓）、重力加速度（9.8 公尺／秒平方） |
| 緊實雪的密度 ρ | 據說每 1 立方公尺約 300 公斤 |
| 剛下的雪的密度 | 據說每 1 立方公尺約 100 公斤 |
| 積雪深度 h | 1 公尺 |
| 屋頂面積 A | 100 平方公尺（獨棟住宅的大致數字） |
| 1 輛轎車的質量 | 約 1500 公斤 |
| 雪的體積 h × A | 1 × 100 ＝ 100 立方公尺 |
| 緊實雪的質量 M | 300 × 100 ＝ 30000 公斤 |
| 剛下的雪的質量 | 100 × 100 ＝ 10000 公斤 |
| 壓在屋頂上的力 F | 30000 × 9.8 ＝ 294000 牛頓 |
| 換算成轎車 | 30000 ÷ 1500 ＝ 20 輛 |
| 10 毫米（0.01 公尺）雨水的質量（水的密度為 1000） | 1000 × 0.01 ＝ 10 公斤（每 1 平方公尺） |
| 10 毫米的雨加在整個屋頂上的質量 | 10 × 100 ＝ 1000 公斤 |
1 公尺的緊實雪約 30 公噸，相當於 20 輛轎車。同樣的深度，如果是剛下的雪就約 10 公噸，所以光是雪的「年齡」，重量就會差 3 倍。再加上滲進 10 毫米的雨，整個屋頂就多 1 公噸。
高中高中＋屋頂的傾斜，與雪「不會滑落」的理由
高中作用在傾斜屋頂上的雪的重力，可以分解成垂直於屋頂的分量，和沿著屋頂的分量。只要沿著屋頂的力小於雪與屋頂之間的靜摩擦力，雪就不會滑落，而是持續壓著屋頂。
高中＋上面的計算把面積取為「從上方看的面積」，是因為雪是從天空垂直落下堆積的。即使屋頂傾斜，接住的雪量也是由水平投影的面積決定。積雪荷重以水平投影面積為單位來表示，就是這個道理。
大學雪變緊實的機制（壓密與燒結）
積雪隨時間變緊實的過程，在雪冰學中稱為「壓密」。雪承受上方積雪的重量，會像黏稠的物質一樣慢慢縮小。這種容易縮小的程度用「壓縮黏性係數」表示，據說溫度越高、密度越小就越容易縮。同時，冰粒相互接觸的地方，分子會移動，像頸部一樣把兩者連起來。這稱為「燒結」，是緊實的雪變硬的原因。在建築領域，會根據各地區的最大積雪深度和密度的預估來決定積雪荷重，也會考慮屋頂坡度帶來的折減。
📖 算式的推導與更深入的內容：積雪（維基百科） ／ 屋頂除雪（維基百科）
研究目前還不完全清楚的事
- 預測滲入雨水的雪的重量 雨水滲進雪的哪裡、停留多少，會隨雪層的堆疊方式大幅改變。如何從天氣預報準確估算屋頂積雪的重量，據說至今仍在改良中。
- 暖冬的「重雪」 氣溫偏高的冬天，有時會一次下下含水量很多的重雪。有一種看法認為，地球暖化後，雪的總量雖然會減少，但重雪型的大雪反而可能增加，目前正在研究。
- 屋頂積雪開始滑落的瞬間 屋頂的雪什麼時候、以多大的量掉落，取決於屋頂材料，以及雪與屋頂之間的薄水膜。預測落雪的研究正在進行。
也就是說，這篇文章的內容，也只是「就目前所知範圍內的說明」。雪的密度會因降雪方式和天數而大幅變化，所以這裡的數值請當作參考。
與課本的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 在這篇文章的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 國一理化「物質的樣貌（密度）」 | 新雪與緊實雪的重量差異 |
| 高中 | 物理基礎「力的平衡・摩擦力」 | 重量的算式、雪能停在屋頂上的理由 |
| 高中＋ | 物理基礎的進階（力的分解） | 雪量由水平投影面積決定 |
| 大學 | 雪冰學・建築結構學 | 壓密、燒結、積雪荷重的預估方式 |
| 研究 | 雪冰防災研究 | 雨水滲入、重雪型大雪、落雪的預測 |
| ― | 與生活的連結 | 清雪的判斷、避開屋簷下、房子發出的警訊 |
- 防災科學技術研究所（National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience，雪冰防災研究中心的積雪觀測與研究）
- 積雪（維基百科）
- 屋頂除雪（維基百科）
- 建築基準法施行令 第86條（積雪荷重）
- 日本雪氷学会 編《新版 雪氷辭典》古今書院
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了理解原理的參考值與概算。清雪與除雪時，請遵從地方政府、消防單位等的指示與提醒，不要勉強，以安全為最優先。