| 研究課題/領域番号 |
15K13561
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
市原 美恵 東京大学, 地震研究所, 准教授 (00376625)
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| 研究分担者 |
桑野 修 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 数理科学・先端技術研究分野, 研究員 (30511969)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 噴火 / 模擬実験 / 火山 / 素過程 / 振動 / 数理モデル / 非線形振動 |
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| 研究実績の概要 |
マグマだまりから火道を通って流体が火口から噴出するという火山噴火の模擬システムを実験室で作成し，その挙動を理解することを通して，実際の火山現象のメカニズムを理解することを目指した．特に，個々の素過程の集積によって生じる効果に注目した．これまで行って来た噴火模擬実験では，チャンバーの圧力蓄積効果と鉛直パイプ内の上昇流，液膜の破裂など複数の要素が組み合わせられている．その中で，ゆっくりとした上昇と急激な降下が繰り返し発生する火山の振動に良く似た圧力振動が見られた．その現象を，チャンバー内の気体の圧縮性による弾性効果と，パイプ内の気液二相流の圧力損失の非線形性を簡単な数理モデルで表し，実験で見られた振動現象を説明することができた．このモデルと，実際の火山噴火に伴う振動現象のモデルを対比させ，実験系の中の個々の素過程やその集積効果が，実際の火山においてどのような効果に対応するかを考察した．その結果，爆発的噴火の発生の仕方や終息時の下降流が，次の噴火の発生に影響し，噴火の周期性の乱れが生じる可能性を提案した．本研究の成果を論文にまとめ，Bulletin of Volcanology に受理された．また，，低粘性流体の表面で気泡が発生する波動や，より粘性の高いマグマの連続的爆発噴火におけるマグマ破砕面で発生する波動について，これまでの実験結果を精査し，気体の流れと流体の運動および破砕による集積効果として発生する圧力変動についてまとめた．その成果は，国際学会および紀要として発表した．本研究で考案された実験や得られた知見は，火山現象を分かりやすく説明するアウトリーチ活動にも有効に活用した．なお，本挑戦的萌芽研究の内容は，中心的に研究を行った大学院学生の日本学術振興会特別研究員奨励研究課題(16J06324)として，発展的に継続されている．
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