Estimation of volcanic gas emission rate and elucidation of magma activity based on satellite and ground-based observations with using meteorological models
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23K03512
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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 17030:Human geosciences-related
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
高木 朗充 気象庁気象研究所, 火山研究部, 部長 (70354537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 明弘 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 室長 (20462525)
森 健彦 気象庁気象研究所, 火山研究部, 主任研究官 (60378601)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | Sentinel-5P / TROPOMI / 二酸化硫黄 / 気象データ / 火山ガス放出率 / 衛星データ / 大気環境測定局 / 気象モデル |
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| Outline of Research at the Start |
衛星観測や地上観測により、高濃度から低濃度にわたる幅広いレンジの観測データを包括的に取り扱うとともに、気象モデルを活用し移流拡散を考慮することで、火山噴煙からの二酸化硫黄の放出率をより精緻にモニタリングする手法の技術開発を行う。さらに、火山学的視点で二酸化硫黄ガスの放出現象を精査し、地震や地殻変動等のデータも活用し、火山体内部の物理状態と火山から放出されるガスの動態や挙動の物理的な理解を深める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
広域の二酸化硫黄ガス（SO2）の分布状況を、衛星データ（Sentinel-5P衛星に搭載されたTROPOMIセンサーによるカラム濃度）を用いて基礎的な２つの調査を行った。
まずは、マグマ噴火に至るような大規模な噴火活動のポテンシャルの評価のため、過去5年間のデータを用い、わが国の活火山から放出されるSO2の平均的な分布及び放出率について概観した。雲域の有無を考慮せず平均化すると過小見積もりとなるため、気象衛星ひまわりの輝度温度分布データを用い、雲により検知が阻害されていると考えられる日と地点を除いて平均化して、国内の火山から放出されるSO2分布域を1年毎に確認した。加えて、火口付近の平均的な風速を用い、各火山からの平均的なSO2の放出率を1年毎に概算した。これらのうち、６火山（阿蘇山、桜島、薩摩硫黄島、諏訪之瀬島、浅間山、西之島）では、500～2,300 ton/day の放出率で活発な放出活動を継続しており、とくに西之島の2020～2021年は最も活発な放出活動であることを確認した。
次に、気象データに基づく火山からの放出率計算手法における検討を行った。まず、Pardini et al. (2018)の手法に準じ、SO2カラム濃度の分布域を、気象データに基づく後方流跡線解析によって火口上空まで遡上させ、火口における SO2放出率の推移を復元する手法により、西之島の日々のSO2放出活動の全容を明らかにした。一方で、この手法は、衛星観測から得られるSO2の面的分布情報を放出率推定に利用する優れた手法であるが、SO2プリュームの一部が雲に覆われた状況では推定精度を保てない。この点を補うために、火口を起点とする前方流跡線解析を衛星観測と組み合わせてSO2放出率を推定する方法で2020年6月28日の西之島の放出率推定を試みた結果、後方流跡線解析による手法とほぼ同程度の値を算出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、おもに衛星データによる研究アプローチを積極的に進め、概ね想定通りの進捗であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、阿蘇山火口近傍において紫外線蛍光法による低濃度二酸化硫黄観測装置の連続観測を開始し、周辺の大気環境測定局の既存データ等とともに統合解析を進める。
また、衛星解析データを用いて、気象モデルを活用した後方流跡線解析手法による二酸化硫黄放出率の高度化を図る。また2023年度に実施した研究結果をとりまとめ、雑誌に投稿する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
