粉体の摩擦則を考慮した火砕流のモデル化と災害評価への応用

• 研究課題/領域番号: 24710199
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 自然災害科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 前野 深 東京大学, 地震研究所, 助教 (20444078)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 火砕流 / 火山噴火 / 粉体流 / 堆積物 / 摩擦 / 摩擦則 / 浅水理論

研究成果の概要

粉体の流れの物理量により表される無次元数を用いた摩擦則を導入し，浅水流近似のもとで濃密な火砕流のモデル化を行った．改良した火砕流数値モデルを天然の実例へ適用した結果，従来のモデルでは難しかった堆積物分布や形状を再現することができるようになった．火砕流堆積物の形成過程の理解だけでなく，噴火発生時の火砕流挙動の即時予測やハザード評価の際にも，適切な粉体摩擦則を導入した数値モデルを用いることが重要であることが本研究により示された．

研究成果

• [雑誌論文] Submarine record of volcanic island construction and collapse in the Lesser Antilles arc: First scientific drilling of submarine volcanic island landslides by IODP Expedition 340. (2015)
  • 著者名/発表者名: Le Friant, A., Ishizuka, Boudon, Palmer, Talling, Villemant, Adachi, Aljahdali, Breitkreuz, Brunet, Caron, Coussens, Deplus, Endo, Feuillet, Fraas, Fujinawa, Hart, Hatfield, Hornbach, Jutzeler, Kataoka, Komorowski, Lebas, Lafuerza, Maeno, F. et al.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 16 号: 2 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1002/2014gc005652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining tephra dispersion and deposition from cyclic subplinian 1 explosions at Shinmoedake volcano, Kyushu, Japan, 2011 (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Nagai, M., Nakada, S., Burden, R.E., Engwell, S., Suzuki, Y. and Kaneko, T.
  • 雑誌名: Bulletin of Volcanology 巻: 76 号: 6 ページ: 823-823
  • DOI: 10.1007/s00445-014-0823-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Late Pleistocene stratigraphy of IODP Site U1396 and compiled chronology offshore of south and south west Montserrat, Lesser Antilles. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wall-Palmer, D., Coussens, M., Talling P.ほか35名（Kataoka, K.）
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems (G3) 巻: vol. 15 号: 7 ページ: 3000-3020
  • DOI: 10.1002/2014gc005402
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] カルデラとは何か: 鬼界大噴火を例に (2014)
  • 著者名/発表者名: 前野深
  • 雑誌名: 岩波科学 巻: 84 ページ: 58-63
• [雑誌論文] カルデラとは何か: 鬼界大噴火を例に (2014)
  • 著者名/発表者名: 前野深
  • 雑誌名: 科学 巻: 84 ページ: 58-63
• [雑誌論文] Ballistic ejecta and eruption condition of the vulcanian explosion at Shinmoedake volcano, Kirishima, Japan on 1 Feb, 2011 (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Nakada, S., Nagai, M. and Kozono, T.
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 65 号: 6 ページ: 609-621
  • DOI: 10.5047/eps.2013.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precursory activity and evolution of the 2011 eruption of Shinmoe-dake in Kirishima volcano-insights from ash samples (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Suzuki, Masashi Nagai Fukashi Maeno, Atsushi Yasuda, Natsumi Hokanishi, Taketo Shimano, Mie Ichihara, Takayuki Kaneko, Setsuya Nakada
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 65 号: 6 ページ: 591-607
  • DOI: 10.5047/eps.2013.02.004
  • NAID: 10031193472
  • 査読あり
• [雑誌論文] The outline of the 2011 eruption at Shinmoe-dake (Kirishima), Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, S., Nagai, M., Kaneko, T., Suzuki, Y. and Maeno, F.
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 65 号: 6 ページ: 475-488
  • DOI: 10.5047/eps.2013.03.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kikai caldera and southern Kyushu: products of a large silicic magmatic system (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Suzuki-Kamata, K. and Kiyokawa S.
  • 雑誌名: Bulletin of the Volcanological Society of Japan 巻: 58 ページ: 1-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconfined slumping of a granular mass on a slope. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Hogg, A.J., Sparks, R.S.J. and Matson, G.P.
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 25 号: 2 ページ: 23302-23302
  • DOI: 10.1063/1.4792707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into the emplacement dynamics of volcanic landslides from high-resolution 3D seismic data acquired offshore Montserrat, Lesser Antilles. (2013)
  • 著者名/発表者名: Crutchley, G.J., Karstens, J., Berndt, C., Talling, P., Watt, S.F.L., Vardy, M.E., Huhnerbach, V., Urlaub, M., Sarkar, S., Klaeschen, D., Paulatto, M., Le Friant, A., Lebas, E. and Maeno, F.
  • 雑誌名: Marine Geology 巻: 335 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1016/j.margeo.2012.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precursory activity and evolution of the 2011 eruption of Shinmoe-dake in Kirishima volcano -insights from ash samples-. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y., Nagai, M., Maeno, F., Yasuda, A., Hokanishi, N., Shimano, T., Ichihara, M., Kaneko, T. and Nakada, S.
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combinations of volcanic-flank and seafloor-sediment failure offshore Montserrat, and their implications for tsunami generation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watt, S.F.L. et al.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 319-320 ページ: 228-240
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2011.11.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat flow in the Lesser Antilles island arc and adjacent back arc Grenada basin. (2012)
  • 著者名/発表者名: Manga, M. et al.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosysems 巻: 13 号: 8
  • DOI: 10.1029/2012gc004260
  • 査読あり
• [学会発表] Large-scale volcaniclastic turbidites from subaerial caldera-forming eruptions at Dominica: insights from IODP site U1398 cores (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Ishizuka, O., Kataoka, K. S., Le Friant, A., Boudon, G., Villemant, B.
  • 学会等名: International Workshop on Collapse Calderas
  • 発表場所: Taupo, New Zealand
  • 年月日: 2014-12-08
• [学会発表] スフリエールヒルズ火山2006年溶岩ドーム崩壊イベントに伴った火砕流の堆積過程: 粉体流モデルからの洞察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前野 深・Sparks, R.S.J.・Hogg, A.J.・Talling, P.
  • 学会等名: 日本火山学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] Depositional process of a dense pyroclastic flow from the 2006 dome collapse event at Soufriere Hills Volcano, Montserrat: insights from granular flow simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Maeno, R.S.J Sparks, A.J. Hogg and P. Talling
  • 学会等名: Cities on volcanoes 8
  • 発表場所: Yogyakarta, Indonesia
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Tephra dispersal process of plinian eruption in 2014 at Kelud volcano, Indonesia (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Maeno, S. Nakada, M. Yoshimoto, N. Hokanishi, A. Zaennudin, M. Iguchi
  • 学会等名: Cities on volcanoes 8
  • 発表場所: Yogyakarta, Indonesia
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 火砕流堆積物の形状をコントロールする粉体の摩擦特性：カリブ海スフリエールヒルズ火山における溶岩ドーム崩壊イベントからの洞察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前野 深 ・R.S.J. Sparks ・A.J. Hogg ・P. Talling
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] Friction properties controlling deposit shape of dense pyroclastic flows: insights from recent dome collapse events in Soufriere Hills Volcano, Montserrat (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., R.S.J. Sparks, A.J. Hogg and P. Talling
  • 学会等名: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島県）
• [学会発表] 斜面での粉体柱の崩壊現象について (2012)
  • 著者名/発表者名: 前野 深 ・A.J. Hogg ・R.S.J. Sparks ・G.P. Matson
  • 学会等名: 日本火山学会秋季大会
  • 発表場所: エコール御代田（長野県）
• [学会発表] Unconfined slumping of a granular mass on a slope (2012)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., A.J. Hogg, R.S.J. Sparks and G.P. Matson
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco（米国）
• [学会発表] Slumping of a granular mass on an unconfined slope (2012)
  • 著者名/発表者名: 斜面上での粉体柱崩壊のモデル化と地質学的意義
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] 火砕流堆積物の形状をコントロールする粉体の摩擦特性: カリブ海スフリエールヒルズ火山における溶岩ドーム崩壊イベントからの洞察
  • 著者名/発表者名: 前野深, Sparks, R.S.J., Hogg, A.J. and Talling, P.J.
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] Friction properties controlling deposit shape of dense pyroclastic flows: insights from recent dome collapse events in Soufriere Hills Volcano, Montserrat
  • 著者名/発表者名: Maeno F., Sparks, R.S.J., Hogg, A.J. and Talling, P.J.
  • 学会等名: IAVCEI Scientific Assembly
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島）
• [学会発表] Constraining tephra dispersion and deposition from cyclic subplinian explosions at Shinmoedake volcano, Kyushu, Japan
  • 著者名/発表者名: Maeno F., Nagai, M., Nakada, S., Burden, R.E., Engwell, S., Suzuki, Y. and Kaneko, T.
  • 学会等名: IAVCEI Scientific Assembly
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島）
• [学会発表] Unprecedented volcanic catastrophes revealed by drilling submarine calderas
  • 著者名/発表者名: Maeno F.
  • 学会等名: Chikyu+10 International Workshop
  • 発表場所: 一橋ホール（東京）
• [学会発表] Volcaniclastic turbidites from the Roseau Tuff Eruption, Dominica: stratigraphy and grain characteristics of IODP Site U1398 cores
  • 著者名/発表者名: 前野深, 石塚治, 片岡香子, Le Friant, A., Boudon, G., Villemant, B. and Shipboard scientists of IODP Expedition 340
  • 学会等名: 日本火山学会秋季大会
  • 発表場所: 福島県猪苗代