噴火推移の高頻度赤外解析：長時間・短時間スケールの変動と前兆現象
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19K04011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金子 隆之 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90221887)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 敦 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70222354)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 衛星 / 火山 / リモートセンシング / 赤外画像 / 西之島 / ひまわり8号 / ALOS-2 / 噴出率 / 噴出的噴火 / しきさい / GCOM-C / SGLI / 溶岩流 / 火口湖 / ブルカノ噴火 / 噴火推移 / 熱異常 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は噴火推移を熱異常の時間変化によりパターンとして捉え，それを基として，以下の検討を進める：(1) 長時間スケールの変動を基にした "典型的な活動"における噴火推移の特徴抽出, (2) 噴火開始・活動様式変化の前兆となる熱異常の抽出，(3) 噴火プロセスを反映した短時間スケールの熱異常変化の検討，(4) 熱異常と溶岩噴出率の関係に関する検討．本研究では，熱異常の時間変化の観測には10分毎という高頻度観測が可能なひまわり8号赤外画像を用い，これに高分解能画像等を組合せて噴火推移の解析を行う．この結果を基に，短時間スケールの変動や前兆現象等を含めた新しい視点から噴火推移を包括的に整理する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は各種衛星画像による西之島4期（2019-2020年）活動の複合的解析を行った．2019年12月，西之島で新たな活動が始まった．ここでは，高い時間分解能をもつひまわり8号の赤外画像による熱異常観測と，全天候観測が可能で高い空間分解能をもつALOS-2 のSAR画像による地形観測を相補的に用いることにより噴火推移の解析を進めた．
４期の活動は，中心的な噴火様式の違いに基づいて，３つのステージに分けられる．ステージ１は噴出的活動が主体でほとんどの溶岩が火砕丘北東麓にある北東火口から噴出し，北側半分の領域を広く覆った．噴出率は0.5-0.7×10^6 m^3/day程度であった．ステージ2では，高い噴出率に伴って活発な噴泉活動が発生し，火砕丘が急速に成長した．ステージ２では活発な噴泉活動に伴ってクラスト溶岩と思われる赤色の溶岩，火砕丘崩壊に伴うスコリアラフトを載せた溶岩が生じた．噴出率は一時的には4 期平均値の5倍（2.4×10^6 m^3/day）以上に達していたと推定され，この時，同時に全噴出物に占める火砕岩の割合が5～8割と非常に高くなっていた．ステージ３では，マグマ水蒸気爆発に伴う火山灰の放出のみで，火砕丘の成長はほとんど見られなかった．4期活動の総噴出量は132×10^6 m^3，期間を通じた平均噴出率は0.58 m^3/dayであった．
４期の活動を特徴づける高い平均噴出率，ドラスティックな活動変化，集中的噴泉活動に伴う急激な噴出率の高まりは，ステージ２においてガス成分に富むマグマが火道浅部に達するようになったため，活発な噴泉活動が起き同時に蓄えられていたマグマが連鎖的に発泡して噴泉として短期間で大量に放出されたとするモデルで説明することができる．
上記の西之島に加え，2018年新燃岳噴火に関する予察的検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度もコロナ禍が引き続き影響し，国内・国外の旅行が制限された．このために，研究室内で行える画像解析作業を中心に進めたが，予定していた現地での地形・噴出物調査を行うことができず，研究がやや遅れることとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，衛星によるブルカノ噴火観測の最初の試みとして，ひまわり8/9号の高頻度画像によりブルカノ噴火がどのように捉えられるかを，2018年新燃岳活動を用いて検討を行う．ブルカノ噴火は短時間スケールの爆発現象であり，これまで衛星赤外画像による観測はできなかったが，ひまわり8/9号により10分間隔という高頻度観測が実現され，観測視野に入って来た．衛星赤外画像を噴火観測に用いることにより，ブルカノ噴火そのものに加え，その発生場をもたらす噴火推移全体を一元的に観測することが可能となる．これにより，ブルカノ噴火の前駆過程や，爆発に付随して発生する現象等に関する情報が得られる可能性がある．
予察的検討の結果，2018年新燃岳活動におけるブルカノ噴火は，数時間スケールの急騰－漸減の非対称パターンから構成されており，このパターンのピーク部分がブルカノ噴火の爆発発生（爆発期）に，漸減部が放出物表面の冷却過程（冷却期）に対応していることがわかった．さらに，爆発前の前駆期を含めて見ると，一回のブルカノ噴火に対応する熱異常の時間変化は，バックラウンド－急騰－漸減の変化を示すことがわかった．前駆期がバックグラウンドのレベルにあることは，ブルカノ噴火に先行して，溶岩噴出やガス放出の増加が起きていないこと，冷却期が一様な冷却を示すことは，爆発に続いて溶岩の噴出が起きていないことを示唆する．このような熱異常変化パターンは，火口域を溶岩が覆う状態で，溶岩の噴出が止まることで発生するタイプのブルカノ噴火に特有のものである可能性がある．このような点に関して，詳しいデータ解析により確認すると供に，現地での調査，ベズィミアニ等の他のタイプの事例との比較分析を行う．
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Report
(4 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] A new infrared volcano monitoring using GCOM-C (SHIKISAI) satellite: applications to the Asia-Pacifc region2020
Author(s)
Kaneko, T., Yasuda, A., Takasaki, K., Nakano, S., Fujii, T., Honda, Y., Kajiwara, K. and Murakami, H.
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Journal Title
Earth Planets Space
Volume: 72
Issue: 1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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