2019 Fiscal Year Research-status Report
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17K01323
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雄治郎 東京大学, 地震研究所, 准教授 (30392939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小屋口 剛博 東京大学, 地震研究所, 教授 (80178384)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 火山 / 火山噴火 / 降灰 / 乱流混合 / 防災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
爆発的火山噴火における噴煙挙動の再現を目的に、3次元数値シミュレーション研究を推進した。本年度は、様々な瞬間的爆発噴火事例の噴煙挙動シミュレーションを広範なパラメータで行なった。昨年度に引き続き、噴火継続時間、噴出率、噴出速度、火口半径を変化させた大規模計算を大型計算機で行い、約30の計算結果を蓄積した。得られた数値計算結果を解析したところ、噴出条件と噴煙高度の関係はサーマル的、プルーム的、その中間的振る舞いをする場合があることがわかった。このレジームの違いは、噴煙が最高高度に達する時間スケールに対する噴出時間の比でおおよそ説明できることが分かった。その比が~0.1より小さいとサーマル的に振る舞い、噴煙高度は同じ噴出率で得られるプルームの最高高度より著しく小さくなった。時間スケール比が~1より大きいとプルーム的に振る舞う。時間スケール比が0.1~1では中間的振る舞いを示し、サーマル/プルームの２つのレジームにおける噴煙高度をつなぐ様子が観察された。また、瞬間的爆発噴火での火山灰輸送シミュレーションも実行した。火山灰の粒子サイズによって、サーマル上昇中に噴煙から離脱し堆積する粒子、噴煙が最高高度に達してから離脱する粒子、その高度で漂ってから離脱し堆積する粒子、など様々ないくつかのパターンが存在することを明らかにした。このような堆積パターンの変化は近年行われているリアルタイム降灰観察や気象レーダーを用いた噴煙内部観察との比較材料になり、噴火過程の理解のために重要な基礎データとなる。
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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
大型計算機を用いた噴煙の再現計算に関して、瞬間的爆発噴火の様々な事例に関して計算を行い、噴火条件と噴煙高度のレジームの変化を捉えることができたため、概ね順調に研究が進展している。噴火条件と噴煙高度の関係は、数値計算結果と室内実験結果で異なる傾向を示すという予期しない結果が得られ、更なる精査が必要となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に得られたレジームの違いをより明確に理解するため、噴出時間が非常に短いサーマルと長いプルームの数値計算を追加して行う。実際の噴煙現象に適応できるスケーリング則を提案するため、本件を基研究として平成30年度から開始している国際共同研究加速基金プロジェクトの連携研究者のIPGP研究者との議論を進める。また、火山灰輸送シミュレーションのこれまでに得られた計算結果を、噴出条件と降灰地表分布の関係をダイヤグラムにする。これらの実施には大規模シミュレーションを行わなければならないが、九州大学計算機や地球シミュレータの利用について手配してある。
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| Causes of Carryover |
本研究を基研究とする国際共同研究加速基金プロジェクト「瞬間的な火山爆発噴火モデルの室内実験による検証」では室内実験を行うことにより、本研究を補完している。国際共同研究加速基金プロジェクトに基づき研究代表者はパリIPGPに長期滞在したため、国際学会への旅費が当初の使用計画との差が生じた。次年度は、研究の完結に向けたパリIPGP研究者との議論を密に行うための旅費に充てる予定である。
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