| Project/Area Number |
22H00248
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
丸山 敬 京都大学, 防災研究所, 名誉教授 (00190570)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹見 哲也 京都大学, 防災研究所, 教授 (10314361)
西嶋 一欽 京都大学, 防災研究所, 教授 (80721969)
内田 孝紀 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90325481)
井口 正人 京都大学, 防災研究所, 教授 (60144391)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
|
| Budget Amount *help |
¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥30,810,000 (Direct Cost: ¥23,700,000、Indirect Cost: ¥7,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
|
|---|
| Keywords | 火山噴出物 / 飛散 / 拡散 / 解析モデル / 火山災害 / モデル化 / 密度流れ場 / 数値計算 / 飛散・拡散挙動 / 解析手法の開発 / 火山災害対応 / 数値解析 / 火山噴出 / 噴石 / 火山灰 / 飛散・拡散 / 火山噴火 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、火山学・気象学・流体力学の科学的見地に立脚し、火山噴出物の飛散・拡散運動と大気運動を統合的に解析する、“新たな”火山噴出物の飛散・拡散挙動に関する解析手法を開発し、火山噴出物の飛散・拡散メカニズムを解明する。さらに、桜島の噴火を例として実事例解析を行い、噴石や火山灰の飛散範囲、火山ガスの濃度分布の予測・観測値との比較を行ってハザードマップ等の作成に活用し、噴火を間近に持つ周辺自治体と協力・連携して地域防災計画、広域避難計画の策定等に実装し、火山災害の防災・減災対応策の実効性向上に貢献する活用方法を探るものである。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではこれまでに、噴石や火山灰、火山ガスなどの火山噴出物の移流・拡散運動に関して、周囲の気流と火山噴出物との力や熱のやり取りを取り込んだ物理モデルを作成した。その際、気流場の解析については、メソスケールモデルを用いて再現した広域の気象場を、地面付近の細かな空間スケールをもつ解析領域に接続し、地面付近の詳細な乱流場を生成して、火口付近の詳細な乱流場の解析を可能にできるモデル化を行った。固体の火山噴出物である噴石および火山灰の飛散解析については、形状、粒径、密度、速度等に対する空力特性の変化、および、熱伝達特性の変化などを取り込んだ飛散モデルを作成した。火山ガスの噴出・拡散については、高温で周囲の大気と組成・物性の異なる火山ガスの影響を取り込むことのできるモデルを作成した。作成したモデルは、火山噴出物の気流に及ぼす影響、気流が火山噴出物の飛散や拡散に及ぼす影響などを明らかにし、火山噴出物の飛散・拡散メカニズムを解明することを目的として、火山噴火のシミュレーションを種々の条件で行うことができる数値計算用のプログラムに組み込んだ。さらに、開発されたモデル・計算手法の精度検証を行うためのデータを、加熱した噴石を用いた風洞実験や、濃度の異なる溶液を用いた水槽実験により、測定・収集した。噴石や火山灰の飛散範囲、火山ガスの濃度分布の予測・観測値との比較検証を行うことを目的として桜島の噴火について実例解析を行うために、実際の気象条件をメソスケールモデルを用いて再現した。以上のように、火山噴出物の運動と大気運動を統合的に解析する“新たな”火山噴出物の飛散・拡散挙動に関する解析手法の開発を進めた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和6年度には火山噴出物の解析手法の開発を、”気流場の解析”、”噴石・火山灰の飛散”、”火山ガスの噴出・拡散”について行いモデル化を行った。また、開発した解析手法の精度検証を行うための実験を行うとともに、観測結果の取集を行った。研究実施計画で示した目標達成の概要を以下にまとめる。
・気流場の解析については、メソスケールモデルを用いて再現した広域の気象場を、地面付近の細かな空間スケールをもつ解析領域に接続し、開発したモデルを用いて火口付近の地面付近の詳細な乱流場を生成した。
・固体の火山噴出物である噴石および火山灰の飛散解析に関しては、形状、粒径、密度、速度等に対する空力特性の変化、および、熱伝達特性の変化などを取り込むことのできる飛散モデルを作成し、数値計算プログラムに組み込んだ。
・火山ガスの噴出・拡散に関しては、高温で周囲の大気と組成・物性の異なる火山ガスの影響を取り込むことのできる密度流れ場が解析できるモデルを作成し、数値計算プログラムに組んだ。
・開発した解析手法の精度検証を行うためのデータについて、風洞実験を用いて加熱した噴石表面の温度変化を測定し、熱伝達率の測定を行った。また、塩水およびアルコール水溶液を用いた水槽実験を用いて、密度流の移流・拡散実験を行って、密度流の解析精度を検証するための実験データの収集を行った。さらに、桜島火山研究センターにおいて、実例解析例における火山灰や火山ガスの噴出・拡散の精度検証用のデータを得るための桜島周辺の観測を行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
火山噴出物の解析手法の開発を、”気流場の解析”、”噴石・火山灰の飛散”、”火山ガスの噴出・拡散”について以下のように行う。
気流場の解析については、メソスケールモデルを用いて求めた広域の気象場を境界条件とし、細かな時空間スケールをもつ計算格子を用いて計算して火口付近の詳細な乱流場を再現する。固体の火山噴出物である噴石および火山灰の飛散解析に関しては、令和６年度に開発した形状、粒径、密度、速度等に対する空力特性の変化、熱伝達特性の変化など必要となる固体噴出物の飛散特性を取り込んだ飛散モデルを気流解析プログラムに組み込んで計算を行う。火山ガスの噴出・拡散に関しては、高温で周囲の大気と組成・物性の異なる火山ガスの影響をより正確に取り込むことのできるモデルを気流解析プログラムに組み込んで計算を行い、令和６年度に取得した”実験データ”を用いて、開発した解析手法の精度検証を行う。さらに、桜島の噴火を例として実事例解析を行い、噴石や火山灰の飛散範囲、火山ガスの濃度分布の予測・観測値との比較を行う。観測データの収集に関しては、引き続きこれまでに観測・収集された噴火時の噴石の飛散性状、火山灰や火山ガスの拡散性状の観測データを検証するとともに、京都大学防災研究所付属の桜島火山観測所において得られた桜島の噴火の観測結果を参考に精度検証に必要なデータを収集する。実験データに関しては、過去の研究成果を参考にするとともに、令和６年度に風洞実験で取得したデータを解析して精度検証用のデータを作成する。
最後に、桜島噴火時の実例解析を行って噴石や火山灰の飛散範囲、火山ガスの濃度分布の予測・観測値との比較を行い、ハザードマップ等の作成への活用、火山噴火を間近に持つ周辺自治体と協力・連携した地域防災計画、広域避難計画の策定等への実装、など、火山災害の防災・減災対応策の実効性向上に貢献する活用方法を探る。
|
