Quantitative Understanding of Parameters Governing Volcanic Explosivity

• Project/Area Number: 22KK0047
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中道 治久 京都大学, 防災研究所, 准教授 (00420373)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 恵子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (10803926) ; 山田 大志 京都大学, 防災研究所, 助教 (60804896) ; 嶋野 岳人 常葉大学, 大学院・環境防災研究科, 教授 (70396894)
• Project Period (FY): 2022-10-07 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 火山灰試料 / 空気振動 / 噴火推移 / 爆発的噴火 / 噴出物組織解析 / 噴火機構 / 火山灰 / 開口型火山噴火 / 火山観測 / 火砕物 / 火山爆発 / 脱ガス / 加速性

Outline of Research at the Start

火山爆発性の高い噴火（爆発的噴火）と低い噴火（溶岩噴火）を支配する変数を火山観測と火砕物分析から定量的に解明するのが目的である。火山爆発の支配要因としてマグマ噴出率、火道からマグマの気体が漏れる脱ガス、マグマ上昇に伴って地震発生と地盤変形が加速する噴火前駆現象の加速性を提示し、支配要因の相互関係を明らかにする。高頻度で噴火するインドネシアの火山を対象に、観測と火砕物分析の両方から支配変数を定量化する。

Outline of Annual Research Achievements

インドネシア国内全体の火山噴火による噴出物が集約され、分析の中心となっている地質災害技術調査開発センターBPPTKGに2023年6月に訪問して研究協力体制の確認および相手国の研究環境と火山監視体制の確認を行った。特に、噴火ごとの噴出物試料の獲得・管理状況とその分析環境について調査した。そして、BPPTKGの調査官２名が2024年2月に来日して、桜島における火山研究環境および桜島の火山活動状況ついて把握した。また、桜島の火山灰試料の分析作業を共同ですることで、噴出物の分析の進め方について情報共有した。
スメル火山の山麓の２箇所に低周波マイクロフォンを設置した。設置後の現地滞在中に噴煙到達高度が数100 m程度の間欠的な噴火にともなう空気振動が5分程度の間隔で観測された。観測されたイベントの空気振動エネルギーは大きいもので10の6乗ジュール程度であった。観測された噴煙高度と空気振動エネルギーは、国内の噴火で得られた噴煙浮力と空気振動エネルギーの関係と同じトレンドに乗る。したがって、スメル火山において国内の噴火に適用される手法をつかって火山灰放出量を評価する可能性を見出せた。
本研究は京都大学防災研究所とインドネシア地質庁と交流協定の下に実施している。本協定の更新に向けて、両者で案を作成してきた。また、インドネシアのブラウィジャヤ大学に研究代表者が招待され、火山活動に関する講義と意見交換を2023年10月に行った。そして、火山地熱研究センターと防災研究所火山活動研究センターとの学術交流協定が2024年2月に締結された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現地に渡航して活動をすることができるようになったこと、そして、現地の研究者を日本に招へいして共同作業ならびに議論ができたため。

Strategy for Future Research Activity

メラピ火山、スメル火山やケルート火山などを対象に、噴火現象が確認されたイベントに対して、地球物理学的観測データを集めるとともに、噴出物をカウンターパートに収集してもらい、噴出物試料と観測データの解析を進める。そして、噴火様式変遷に伴う解析結果の変化を捉える。ただし、カウンターパートの対応や方針の変化に依存する。2024年7月に京都大学防災研究所とインドネシア地質庁と交流協定の更新を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CVGHM, Geological Agency/BPPTKG, Geological Agency/Brawijaya University(インドネシア)
• [Int'l Joint Research] エネルギー鉱物資源省地質庁火山地質災害軽減センター(インドネシア)
• [Journal Article] A kitchen experiment for replicating lava-ice interaction on stratovolcanoes (2023)
  • Author(s): Conway Chris E.、Tani Kenichiro、Sano Takashi、Matsumoto Keiko、Ishizuka Osamu
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/feart.2023.1116157
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 噴火推移理解に向けた時系列物質データ導出と火山灰システマティックス構築のための歩みと展望 (2023)
  • Author(s): 嶋野岳人、安田敦
  • Journal Title: 月刊地球 Volume: 45 Pages: 65-74
• [Journal Article] 類似したテフラを識別・対比する定量的な方法の数学的な取り扱いについて (2023)
  • Author(s): 安田敦、亀谷伸子、嶋野岳人、吉本充宏、田島靖久
  • Journal Title: 月刊地球 Volume: 45 Pages: 55-64
• [Journal Article] 火山灰を用いた噴火活動評価の実際と問題点 (2023)
  • Author(s): 松本恵子
  • Journal Title: 防災科学技術研究所研究資料 Volume: 487 Pages: 107-110
• [Presentation] Volcanic Ash Database: a database of microscopic images for petrological monitoring of volcanic activities (2023)
  • Author(s): 松本恵子・下司信夫・宝田晋治・Bandibas C Joel
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Presentation] 超長周期帯から見た桜島の爆発地震のソースメカニズム (2023)
  • Author(s): 高橋龍平・中道治久
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Presentation] 桜島火山における火山灰連続採取データの展開 (2023)
  • Author(s): 嶋野岳人・井口正人・安田敦
  • Organizer: 日本火山学会2023年度秋季大会
• [Presentation] 火山活動評価に向けた火山灰粒子画像の自動分類 (2023)
  • Author(s): 松本 恵子・下司 信夫・宮川 歩夢・板木 拓也
  • Organizer: 日本火山学会2023年度秋季大会
• [Presentation] 桜島の爆発地震の超長周期帯域におけるソースメカニズム (2023)
  • Author(s): 高橋龍平・中道治久
  • Organizer: 日本火山学会2023年度秋季大会
• [Presentation] A model for repetitive explosive eruptions through magma plugs: new insights from Shinmoedake volcano, Japan (2023)
  • Author(s): Matsumoto K. and Geshi N.
  • Organizer: IAVCEI 2023 Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantitative identification of ash particles by visible micro-spectroscopy for monitoring transition in eruption styles (2023)
  • Author(s): Shimano T., Yasida A., Miwa T. and Nakamura M.
  • Organizer: IAVCEI 2023 Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 反射電子像を用いた火山灰の構成比の自動迅速導出 ―諏訪之瀬島1813年噴火での検討― (2022)
  • Author(s): 嶋野岳人、安田敦
  • Organizer: 日本火山学会秋季大会