【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】17KK0085 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴煙 / 流体実験 / サーマル / プルーム / 火山 / 渦輪 / 噴火 / 防災 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

瞬間的爆発的噴火における噴煙ダイナミクスと火山灰輸送メカニズムの理解を目的に、基研究の科研費基盤C課題「瞬間的な火山噴火の災害予測モデル提案」の数値研究と合わせ、パリ地球物理研究所IPGPの研究者の協力のもと実験研究と理論研究を推進している。新型コロナウイルス感染症蔓延により、令和２年度に引き続き令和３年度もフランス渡航を中止した。予定していた追加実験とそれに基づく議論は令和４年度に延期し、これまで得た室内実験データと数値シミュレーション結果の検討を続けた。
数値シミュレーションから得られた噴出条件と噴煙高度の関係は、噴出率・噴出速度・火口半径・噴火継続時間を用いた複数のスケーリング則が候補になった。どのスケーリング則であっても計算結果をうまく説明できるが、より単純で理論的な説明のできるスケーリング則を選定することが今後の課題である。ブルカノ式と呼ばれる爆発的噴火は噴出時間が瞬間的なサーマルで近似されてきたが、噴煙高度が噴出時間にも大きく依存することが計算や実験の結果示された。この結果は、ブルカノ式噴火による災害予測をする上で噴火継続時間を正確に見積もる必要を示唆する。
噴煙高度が噴火継続時間に依存することに伴い、火山灰の上昇高度や地表への堆積分布も噴火継続時間に大きく影響される様子を数値シミュレーションで確認できた。総噴出量が同じであっても噴火継続時間が異なると火山からの堆積距離が変化することがわかった。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2018 - 2022

【配分額】8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】16H04071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 噴火 / マグマ / マントル / 防災

【研究成果の概要】

東北本州弧～千島弧の代表的な活火山を対象にマグマ生成率を推定するため、火山岩の物質科学的解析と同地域の地殻～マントルを対象とした地震学的解析の融合的研究を行った。その結果、物質科学的研究では活火山下のマグマ生成深度におけるマントルの温度や流体量についての情報が蓄積され、一方で地震学的研究では東北本州弧～千島弧における広域的な地下構造や活火山下の局所的な地下構造について、より高解像度の情報が得られた。両手法を融合することにより、沈みこむ太平洋プレートから放出されたスラブ流体の経路などの推定を行うことができたが、マグマ生成率の推定については研究期間内では終了せず、今後引き続き行うこととなった。

【研究の社会的意義】

本研究において、東北本州弧～千島弧におけるマントル温度構造のリファレンスモデルを提供する準備を整えることができた。このモデルはウェッジマントルの対流モデルの検証や物質循環モデルの構築に役立てることができる。さらに沈み込み帯の研究において残された最重要課題の一つである、ウェッジマントルにおけるスラブ流体の移動経路や移動速度について、重要な制約を得ることができた。また、残念ながら研究期間内では達成することができなかったものの、各活火山で推定されるであろうマグマ生成率は、過去の経験に基づく手法では予測できないケースについても対応できる、中長期的な噴火活動予測の新しい指標として役立てることができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】23241055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 衛星 / リモートセンシング / Web / 火山防災 / 噴火推移 / 東アジア / 赤外画像 / 噴火 / 防災 / ウェッブ / ウエッブ

【研究成果の概要】

地球上には多数の火山が分布するが，その大半は恒常的な観測体制が敷かれていない．我々衛星赤外画像による観測システムの開発と観測に取組んできた．本研究は，旧来のMODISとMTSATから，新しいGCOM-C/SGLIとひまわり8号/AHIベースのシステムへの移行を進め，観測能力の向上を図った（GCOM-Cの打上は2016年末に延期された）．また．これらのデータを用いた観測手法の高度化について，高頻度低分解能(AHI)・中頻度中分解能(SGLI)・高分解能低頻度の3種類のデータを組合せて解析を行う方法を考案し，インドネシア，ラウン火山噴火を用いて具体的な検討を行い，その有効性を確かめた．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】19310114 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 噴火 / ロボット / システム / 野外実験 / 火山探査 / 火山噴火 / 野外走行実験 / 観測実験 / 防災 / MOVE / 機動基地局 / 近傍観測

【研究成果の概要】

危険な火山噴火現象の科学的理解と災害軽減と目的として、遠隔地から無線で操作することのできる火山探査ロボットシステムの開発を目指している。そのため特定領域研究「火山爆発」において制作した火山探査移動観測ステーションMOVEを核として、主として野外実験に基づいて開発のための課題と解決を探ろうとした。従来からの最大の課題として電波障害による無線操作の困難性がある。これを解決するため、本研究では車両の中に無線機や伸縮アンテナなどを搭載した移動基地局車を制作し、2009年の3月と10月の2回、阿蘇山と三原山において野外走行・観測実験を行った。その結果、無線操縦により、約2km離れた地点から山頂火口への移動が成功裏に行われた。ただし、実際にシステムを作り学術や防災のために役立てるには、更なる資金、人員の増加や運用組織の構築など、数多くの課題が残されていることも明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】18201034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 防災 / ウェッブ / 噴火 / リモートセンシング / 東アジア / Web

【研究成果の概要】

東アジアにおける噴火監視と噴火研究の基礎となる活動データの大規模収集を行うために,MODISとMTSATデータを利用した「複数の衛星を利用した準リアルタイム東アジア火山観測システム」の構築を行い,主要147活火山の常時監視を行った.これらのデータの解析結果に関して,ウェッブサイトを通じて広く公開すると共に,より詳しい噴火状況を知るため,高分解能衛星データや地上観測データを組合せて,統合的解析を試みた.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】35,620千円 (直接経費: 27,400千円、間接経費: 8,220千円)