火山噴火の３次元降灰モデル開発と災害予測システムの提案

• 研究課題/領域番号: 25750142
• 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・防災学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 雄治郎 東京大学, 地震研究所, 助教 (30392939)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 火山噴火 / 噴煙 / 火山灰 / 災害予測 / 数値モデル / 火山災害 / 火山噴煙 / 数値シミュレーション / 大型計算機 / 火山

研究成果の概要

爆発的な火山噴火では、噴煙が大気中を拡大し、火山灰が地表に堆積する。噴煙拡大ダイナミクスと火山灰降灰メカニズムの理解を目的に、数値の開発と、それを用いた大規模数値シミュレーションを行った。任意の大気条件の中で噴煙の流体成分と火山灰粒子を同時に解く３次元数値モデルを開発し、計算プログラムの高速化を行った。その結果、大規模噴火（ピナツボ1991年噴火）、中規模噴火（ケルート2014年噴火）、小規模噴火（新燃岳2011年噴火）といった幅広い噴火事例の噴煙高度や堆積分布などの観測データを再現することができた。また、噴煙高度に与える風の影響を定量化し、単純なモデルに必要な経験的パラメータを決定した。

研究成果

• [国際共同研究] INGV(イタリア)
• [雑誌論文] Results of the eruptive column model inter-comparison study (2016)
  • 著者名/発表者名: Costa, A., Suzuki, Y. J., et al.
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: - ページ: 2-25
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2016.01.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 火山噴煙ダイナミクス：３次元数値シミュレーションモデルの発展と展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄治郎
  • 雑誌名: 火山 巻: -
  • NAID: 130006783529
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the relationship between eruption intensity and volcanic plume (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J., Costa, A., Koyaguchi, T.
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: -
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of wind on entrainment efficiency in volcanic plumes (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J. and Koyaguchi, T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 9 ページ: 6122-6140
  • DOI: 10.1002/2015jb012208
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel apparatus for the simulation of eruptive gas-rock interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayris, P. M., Cimarelli, C., Delmelle, P., Wadsworth, F. B., Vasseur, J., Suzuki, Y. J., Dingwell, D.B.
  • 雑誌名: Bulletin of Volcanology 巻: 77 号: 12 ページ: 104-104
  • DOI: 10.1007/s00445-015-0990-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 3D numerical simulation of the volcanic eruption clouds during the 2014 Kelud eruption (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J. and Koyaguchi, T.
  • 雑誌名: Annual report of the Earth Simulator Center 巻: - ページ: 89-94
  • NAID: 40020824257
• [雑誌論文] 火山噴火における混相流現象（火山噴煙の数値シミュレーション） (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄治郎
  • 雑誌名: 混相流 巻: 29 ページ: 106-113
  • NAID: 130005088066
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] HCl uptake by volcanic ash in the high temperature eruption plume: Mechanistic insights (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayris, P. M., P. Delmelle, C. Cimarelli, E. C. Maters, Y. J. Suzuki, D. B. Dingwell
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 144 ページ: 188-201
  • DOI: 10.1016/j.gca.2014.08.028
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of exit velocity of volcanic plume from analysis of vortex structures (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Suwa, Y. J. Suzuki, A. Yokoo
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 385 ページ: 154-161
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.10.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D numerical simulation of volcanic eruption clouds during the 2011 Shinmoe-dake eruptions (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Suzuki, T. Koyaguchi
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 65 号: 6 ページ: 581-589
  • DOI: 10.5047/eps.2013.03.009
  • NAID: 10031193471
  • 査読あり
• [学会発表] Intercomparison of volcanic eruption column models (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J. and Costa, A.
  • 学会等名: WMO 7th International Volcanic Ash Workshop
  • 発表場所: Anchorage (USA)
  • 年月日: 2015-10-19
  • 招待講演
• [学会発表] 新燃岳2011 年噴火事例における火山灰供給モデルの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本明弘・鈴木雄治郎・新堀敏基・石井憲介
  • 学会等名: 日本 火山学会2015 年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学（富山県・富山市）
  • 年月日: 2015-09-27
• [学会発表] SO2 and HCl uptake by volcanic glass in H2O-bearing pseudo-eruptive atmospheres (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayris, P. M., P. Delmelle, C. Cimarelli, Y. J. Suzuki and D. B. Dingwell
  • 学会等名: Goldshmidt 2015
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-08-18
• [学会発表] Inter-comparison exercise of volcanic eruption column models (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J. and Costa, A.
  • 学会等名: 26th IUGG General Assembly
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] 阿蘇巨大噴火の降灰シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井憲介・鈴木雄治郎・新堀敏基・福井敬一・佐藤英一
  • 学会等名: 日本地球惑星 科学連合2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] 1 次元火道流・3 次元火山噴煙統合モデルを用いた爆発的噴火の推移予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小屋口剛博・鈴木雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星 科学連合2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] 降下火砕堆積物の分布から供給源を推定する逆解析手法の確立：鉛直拡 散と噴煙形状の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清杉孝司・小屋口剛博・鈴木雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星 科学連合2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] 3D numerical simulations of volcanic plume and tephra dispersal: Reconstruction of the 2014 Kelud eruption (2014)
  • 著者名/発表者名: Yujiro, Y. J., M. Iguchi, F. Maeno, S. Nakada, A. Hashimoto, T. Shimbori, K. Ishii
  • 学会等名: American Geophysical Union 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] HCl uptake by volcanic ash in the high temperature eruption plume: mechanistic insights (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayris, P., P. Delmelle, C. Cimarelli, E. Maters, Y. Suzuki, D. Dingwell
  • 学会等名: American Geophysical Union 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Reconstruction of eruption column model based on the 3D numerical simulation of volcanic plume for 2011 Shinmoe-dake eruption (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, A., Y. Suzuki, T. Shimbori, K. Ishii, A. Takagi
  • 学会等名: American Geophysical Union 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-18
• [学会発表] 全球移流拡散モデルによるカルデラ噴火時の降灰シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井憲介・鈴木雄治郎・福井敬一・新堀敏基・佐藤英一
  • 学会等名: 第12回環境研究シンポジウム
  • 発表場所: 一橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] 気象衛星でとらえた傘型噴煙 －2014年2月13日のケルート火山噴火－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井憲介・桜井利幸・鈴木雄治郎・新堀敏基・福井敬一・佐藤英一
  • 学会等名: 日本火山学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 福岡大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-11-02
• [学会発表] 3D numerical simulations of dispersion of volcanic ash using a Lagrangian model (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. J., T. Koyaguchi
  • 学会等名: EGU General Assembly 2014
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-05-02
  • 招待講演
• [学会発表] 2011年1月26-27日新燃岳噴火に伴う火山灰輸送に関する数値実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本明弘・鈴木雄治郎・新堀敏基・高木朗充
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 火山灰拡散シミュレーションのための風データの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清杉孝司・小屋口剛博・鈴木雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] １次元浅水波方程式による火砕流モデリングにおける流れの先端部の数値的取り扱い (2014)
  • 著者名/発表者名: 志水宏行・小屋口剛博・鈴木雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 火山噴煙の3次元シミュレーション:風による噴煙と大気の乱流混合効率の見積り (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木, 雄治郎 , 小屋口, 剛博
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] 火山灰追跡モデルPUFF を用いて計算された堆積物の分布に対する鉛直方向の粒子拡散の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清杉, 孝司 , 小屋口, 剛博 , 鈴木, 雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] 不足膨張噴流が形成する内部構造と乱流混合過程に与える影響についての3次元数値モデルを用いた研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲川, 聡 , 小屋口, 剛博 , 鈴木, 雄治郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] Effects of vertical diffusivity of particles on distribution of deposits calculated by the tephra-tracking model PUFF (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiyosugi, Koji , Koyaguchi, Takehiro , Suzuki, Yujiro
  • 学会等名: IAVCEI 2013 Science Assembly
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Reconstruction of volcanic plume dynamics and fallout deposits on the basis of numerical simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Yujiro , Koyaguchi, Takehiro
  • 学会等名: IAVCEI 2013 Science Assembly
  • 発表場所: 鹿児島
  • 招待講演
• [学会発表] 3D numerical simulation of volcanic plume dynamics and ash dispersal (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Yujiro , Koyaguchi, Takehiro
  • 学会等名: Ash dispersal forecast and civil aviation
  • 発表場所: スイス，ジュネーブ
• [学会発表] 数100kmにわたる火山灰長距離輸送に関するモデル開発と数値実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本明弘，鈴木雄治郎，新堀敏基，高木朗充
  • 学会等名: 日本火山学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 福島県猪苗代町