| 研究概要 |
本年度は,主に(1)火山噴煙の数値モデルの構築,および(2)野外調査に基づく爆発的噴火事例の再現,という2つの課題に焦点を絞って研究を進めた.それぞれ,主な成果は以下の通りである.
火山噴煙の数値モデルについては,「乱流混合による噴煙内部の均質化過程」,「乱流の渦による大気の取り込み量」の2点を正確に再現するモデルの構築を行った.具体的には,軸対称2次元モデルと3次元モデルの結果を室内実験結果と比較することによって,噴煙のような乱流ジェット(乱流プリューム)における混合については,流れの3次元的揺らぎおよび大規模な渦から小規模な渦へのエネルギー輸送を再現することが本質的であることを示した.さらに,その乱流混合は,3次元の座標系を用い計算スキームの空間積分を3次精度まで上げることによって数値的に再現できることを示した.また,噴煙と大気が混合した場合の密度変化に関しては,混合比に合わせて比熱比を変えるという手法によって解決した.その結果,火山噴煙のダイナミックスの物理的本質を失わずに非定常性や3次元性まで扱える拡張性の高い火山噴煙数値モデルを構築することに成功した.
噴火事例の再現の研究については,詳細な地質調査と古文書の解析を組み合わせることによって,噴火の推移に関して,数値モデルとの比較検討が可能なレベルまで定量的なデータを得ることを目指した.具体的には,噴火を記載した古文書が豊富に残っている浅間1783年噴火を例として,噴火の推移を1日から数時間程度の時間分解能で再現することに成功した.また,同噴火の噴出物の性質から,安山岩質からデイサイト質マグマの爆発的噴火において,火口周辺で溶岩噴泉から多量に火砕物が堆積し,火砕丘を形成したり,その火砕物が二次流動するという現象が起こることがあることを示した.
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