ブルカノ式噴火のトリガー解明

Research Project

Project/Area Number	20J10734
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	村松弾九州大学, 理学府, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	ブルカノ式噴火 / 桜島火山 / 空振観測 / 映像観測
Outline of Research at the Start	ブルカノ式噴火とは火山の噴火様式の１つで、突発的な爆発が特徴の噴火である。ブルカノ式噴火のトリガー、すなわち「なぜ爆発が始まるのか」という点はまだ完全に解明されておらず、火山研究における重要なテーマの１つである。本研究では爆発のトリガー解明に向けて、映像・空振（噴火に伴って発生する超低周波音）・地震観測の組み合わせによる多角的アプローチを行い、爆発直前の火道（マグマの通り道）および火口の内部で起こる現象の時空間発展を明らかにする。映像・空振解析から火口内で起こる現象を、地震解析から火道内で起こる現象をそれぞれ定量的に調べ、両者の結果を統合することでトリガーと考えられる要因の特定を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	今年度は（１）桜島昭和火口における火映変動現象の解析と（２）機動的映像観測システムの開発を中心に実施した。（１）火映変動現象について、前年度の成果としてブルカノ式噴火の爆発１-２秒前に発生する空振を伴う変動（短周期変動）と、噴火開始の数十秒前に始まる緩やかな変動（長周期変動）を見出した。今年度はこれらの現象の整理とメカニズムの考察を進めるために対象期間・イベント数を2011-2015年の90件に増やした。その結果、空振を伴う短周期変動が起こるイベントは全体の３割ほどであるのに対し、長周期変動はほぼ全てのイベントで見られる現象であることがわかった。短周期変動は画像解析から顕著な温度上昇を伴うことが示唆され、爆発直前の火口底での亀裂開口がメカニズムとして考えられる。一方、長周期変動の開始時刻は噴火3秒-5.5分前と幅があり、噴気増加による火映の発達が原因として考えられる。また、長周期変動の時間スケールは先行研究で報告されている噴火前の山体収縮と調和的であり、火道からのガス漏れに対応している可能性がある。以上の結果から、噴火前数秒から数分の時間スケールで起こるガス漏れ（火映の長周期変動）が噴火開始過程において重要であること、また一部のイベントでは火口底での亀裂開口（火映の短周期変動）が爆発のトリガーであり、火道システムの最上部から噴火が開始する可能性が示唆された。後者については本研究で得られた新たな知見である。（２）機動的映像観測システムについては前年度に作成したプロトタイプの電源供給部分を改良し、野外でテスト観測を実施した。霧島硫黄山火山の火口極近傍において鉛蓄電池とソーラーパネルを使用した長期試験を実施し、３週間程度の試験期間で問題なく動作することが実証された。今後、国内外の火山でブルカノ式噴火が発生した際に機動観測を実施し（１）で考察したモデルの検証を行う。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。