Detecting short-period gravity changes associated with magma mass redistribution: toward further understanding of volcanic eruption processes

• Project/Area Number: 15K17749
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kazama Takahito 京都大学, 理学研究科, 助教 (20700363)
• Research Collaborator: YAMAMOTO Keigo ; MIYAUCHI Yusuke ; OYANAGI Ryo ; KURIHARA Tsuyoshi ; HIRAYOSHI Masumi
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2016: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 火山活動 / 重力変化 / 質量変化 / 桜島火山 / 阿蘇火山 / 箱根火山 / マグマ / ダイク / 相対重力計 / 陸水 / 密度 / 桜島 / 地殻変動 / 重力 / 火山 / 阿蘇

Outline of Final Research Achievements

We installed a portable relative gravimeter at Arimura in Sakurajima Volcano to monitor temporal gravity variations associated with volcanic activities. We observed the small gravity decrease of -5.86 microGal during the rapid inflation event on 15 August 2015. The gravity decrease was caused mainly due to the dike intrusion under Sakurajima Volcano and resultant ground uplift at the Arimura gravity point. We also measured relative gravity values at gravity points in Hakone, Aso and Sakurajima Volcano to understand spatiotemporal gravity variations relating to long-term volcanic activities.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

2015年8月15日の桜島急膨張イベント時には、有村地域に設置した可搬型相対重力計によって-5.86マイクロガルという微小な重力変化を検出することに成功した。本研究成果は火山活動に関連する質量移動プロセスを直接的に観測したという意味において火山学的に重要な成果である。また、本研究成果は重力観測を用いた火山内部の質量変動監視システムの構築や、それを用いた高精度な火山活動予測を実現できることを示唆したものであり、防災・減災の観点からも意義のある成果である。

Research Products

• [Journal Article] 桜島火山における繰り返し相対重力測定（2017年5月～2018年2月） (2018)
  • Author(s): 風間卓仁, 山本圭吾, 平良真純, 大島弘光, 前川徳光, 岡田和見, 園田忠臣, 井口正人
  • Journal Title: 京都大学防災研究所年報 Volume: 61B Pages: 330-336
  • NAID: 120006546107
  • Open Access
• [Journal Article] Continuous Time Variations in Relative Gravity and Tilt, Observed by a CG-3M Gravimeter During the Inflation Event at Sakurajima Volcano on August 15, 2015 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 栗原剛志, 山本圭吾, 井口正人, 福田洋一
  • Journal Title: BULLETIN OF THE VOLCANOLOGICAL SOCIETY OF JAPAN Volume: 61 Issue: 4 Pages: 593-604
  • DOI: 10.18940/kazan.61.4_593
  • NAID: 130005286446
  • ISSN: 0453-4360, 2189-7182
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 地上重力測定における陸水擾乱問題 (2015)
  • Author(s): 風間卓仁
  • Journal Title: 測地学テキスト Volume: 3 Pages: 3-3
  • Open Access
• [Presentation] 相対重力計で観測された熊本県阿蘇地域における重力変化(2015～2018年) (2019)
  • Author(s): 宮内佑典, 風間卓仁, 福田洋一, 吉川慎, 大倉敬宏, 西島潤, 藤光康宏
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 繰り返し相対重力観測で明らかになった桜島火山における1990年代以降の重力時空間変化 (2019)
  • Author(s): 大柳諒, 風間卓仁, 山本圭吾, 大島弘光, 岡田和見, 園田忠臣, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 繰り返し相対重力観測で明らかになった桜島火山における1970年代以降の重力時空間変化 (2018)
  • Author(s): 風間卓仁, 山本圭吾, 平良真純, 大島弘光, 前川徳光, 岡田和見, 園田忠臣, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 相対重力計で観測された阿蘇地域における熊本地震前後の重力変化 (2018)
  • Author(s): 宮内佑典, 風間卓仁, 吉川慎, 市村美沙, 大倉敬宏, 福田洋一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 平成28年熊本地震の前震時に南阿蘇村で観測された相対重力連続データ (2018)
  • Author(s): 風間卓仁, 吉川慎, 大倉敬宏
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 桜島火山における精密重力測定 (2014年～2017年) (2018)
  • Author(s): 山本圭吾, 大島弘光, 風間卓仁, 前川徳光, 岡田和見, 園田忠臣, 平良真純
  • Organizer: 日本火山学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 重力観測を用いた火山性流体移動プロセスの把握およびその高精度化に関する研究 (2018)
  • Author(s): 風間卓仁
  • Organizer: 日本火山学会2018年度秋季大会
  • Invited
• [Presentation] 阿蘇地域における相対重力変化：火山活動活発化(2011-2016年)に伴う影響 (2018)
  • Author(s): 風間卓仁, 大倉敬宏, 吉川慎, 宮内佑典, 横尾亮彦, 西島潤, 藤光康宏, 福田洋一
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 阿蘇地域における相対重力変化：2016年熊本地震および火山活動静穏化(2015-2018年)に伴う影響 (2018)
  • Author(s): 宮内佑典, 風間卓仁, 福田洋一, 吉川慎, 大倉敬宏, 山浦悠貴, 西島潤, 藤光康宏
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 相対重力観測による広帯域火山活動モニタリング：阿蘇山および桜島における事例 (2017)
  • Author(s): 風間卓仁
  • Organizer: 研究集会「阿蘇山の噴火活動・マグマ水蒸気爆発を理解する」
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県熊本市）
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] 桜島火山で観測されている相対重力連続データの準リアルタイム解析 (2017)
  • Author(s): 風間卓仁, 山本圭吾, 井口正人
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2015年8月15日桜島膨張イベント時に観測された地盤変動と重力変化 (2017)
  • Author(s): 栗原剛志, 風間卓仁, 山本圭吾, 橋本学, 福田洋一, 井口正人
  • Organizer: 日本測地学会第128回講演会
• [Presentation] 桜島火山における1970年代から1990年代にかけての相対重力変化 (2017)
  • Author(s): 平良真純, 風間卓仁, 山本圭吾, 福田洋一, 井口正人
  • Organizer: 日本測地学会第128回講演会
• [Presentation] 石岡および京都における相対重力計CG-3Mの連続試験観測 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 小林千夏, 栗原剛志, 福田洋一, 吉田賢司, 名和一成
  • Organizer: 日本測地学会第126回講演会
  • Place of Presentation: 奥州市文化会館（岩手県奥州市）
  • Year and Date: 2016-10-19
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：噴火前後の短期的な重力変化 (2016)
  • Author(s): 栗原剛志, 風間卓仁, 山本圭吾, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：ダイク貫入イベント時の傾斜・重力変化 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 山本圭吾, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：ダイク貫入イベント時の傾斜・重力変化 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 山本圭吾, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：噴火前後の短期的な重力変化 (2016)
  • Author(s): 栗原剛志, 風間卓仁, 山本圭吾, 井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：傾斜および重力データの擾乱補正 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 栗原剛志, 山本圭吾, 井口正人, 大久保修平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22
• [Presentation] 桜島有村における相対重力連続観測：傾斜および重力データの擾乱補正 (2016)
  • Author(s): 風間卓仁, 栗原剛志, 山本圭吾, 井口正人, 大久保修平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2016-05-22
• [Presentation] 阿蘇火山の火口底地形変化に伴う重力変化の見積もり (2015)
  • Author(s): 風間卓仁, 大倉敬宏, 吉川慎, 横尾亮彦, 西島潤
  • Organizer: 日本測地学会第124回講演会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
  • Year and Date: 2015-10-14
• [Presentation] 火山地域における地下水モニタリングの重要性：火山噴火予測のために (2015)
  • Author(s): 風間卓仁
  • Organizer: 2015年度日本水文科学会学術大会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Invited
• [Presentation] 阿蘇火山の火口底地形変化に伴う重力変化の見積もり (2015)
  • Author(s): 風間卓仁, 大倉敬宏, 吉川慎, 横尾亮彦, 西島潤
  • Organizer: 日本火山学会2015年度会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山県富山市
  • Year and Date: 2015-09-28