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2016 年度 実績報告書

3次元噴煙モデルとレーダー観測による火山灰拡散降下モデルの高度化

研究課題

研究課題/領域番号 24244069
研究機関東京大学

研究代表者

小屋口 剛博  東京大学, 地震研究所, 教授 (80178384)

研究分担者 眞木 雅之  鹿児島大学, 地方防災教育研究センター, 特任教授 (10360364)
鈴木 雄治郎  東京大学, 地震研究所, 助教 (30392939)
小園 誠史  東北大学, 理学研究科, 准教授 (40506747)
萬年 一剛  神奈川県温泉地学研究所, 研究課, 主任研究員 (70416080)
前坂 剛  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 観測予測研究領域, 主任研究員 (70450260)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード火山噴煙 / 火山灰降下 / 数値計算 / 気象レーダー観測 / 火山防災
研究実績の概要

爆発的噴火に伴う火山灰拡散過程は,航空機航行障害の原因となるため,その高精度観測と予測が急がれる. 本研究は,申請者らが開発した3次元噴煙モデルとレーダ観測技術を応用し,「供給源の物理過程を考慮した移流拡散モデル」を開発することを目的とする.具体的には,3次元噴煙ダイナミクス・火山灰輸送カップリングモデル(「3次元噴煙モデル」)の開発,火山灰移流拡散モデル(「移流拡散モデル」)に基づく逆解析手法の開発,レーダ観測による空中火山灰粒子分布の推定法の開発を行う.
平成28・29年度には,これまでに開発した3次元噴煙モデルを用いて,ピナツボ1991年噴火,ケルート火山2014年噴火,霧島山新燃岳2011年噴火など,様々な規模の噴火事例の火山灰拡散過程を再現した.また,カルデラを形成する超大規模噴火の仮想的事例について,火山灰拡散過程が気候に与える影響について検討した.
移流拡散モデルについては,風の影響で曲がりながら上昇する噴煙から供給される火山灰の移流拡散モデルを開発し,霧島火山2011年噴火などの事例に適用した.また,大気中の一点から同一粒径の火山灰を放出する数値計算に基づいて,気象観測や堆積物のデータを用いて,火山灰の拡散・堆積過程を逆解析するための基礎理論を構築した.
レーダ観測については,レーダデータ三次元解析ツールを開発し,噴煙の内部構造を可視化する体制を整えた.また, Kaバンドドップラーレーダを用いて桜島の噴煙を観測し,噴煙柱の発達・衰退に伴う内部の気流構造の変化を明らかにした.レーダ観測研究に関連して,桜島火山において,パーシベルを用いた降下火山灰の粒径・落下速度測定を実施し,気象レーダによる噴煙の定量解析の基礎データを得た.また,地上降灰量計の観測値を用いて,反射因子と降灰強度の関係式を導出し,レーダ観測から火山灰分布を定量的に評価する体制を整えた.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Understanding the plume dynamics of explosive super-eruptions2018

    • 著者名/発表者名
      Costa, A., Y.J. Suzuki, and T. Koyaguchi
    • 雑誌名

      Nature Communication

      巻: 9 ページ: 654

    • DOI

      doi:10.1038/s41467-018-02901-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 火山観測用Kuバンド高速スキャンレーダ2018

    • 著者名/発表者名
      真木雅之・高橋忍・岡田澄哉
    • 雑誌名

      鹿児島大学地域防災教育研究センター平成 29 年度報告書

      巻: - ページ: 印刷中

  • [雑誌論文] A numerical shallow-water model for gravity currents for a wide range of density differences2017

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, H.A., T. Koyaguchi, and Y.J. Suzuki
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Sci.

      巻: 4 ページ: 8

    • DOI

      10.1186/s40645-017-0120-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 噴煙シミュレーションによるインドネシア・ケルート火山2014年噴火の噴煙放出条件の決定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄治郎
    • 雑誌名

      Annual Report of the Earth Simulator

      巻: - ページ: 91-96

  • [雑誌論文] 火山噴火現象とマグマ上昇過程:観測と物理モデルに基づく噴火推移予測に向けて2016

    • 著者名/発表者名
      小屋口剛博
    • 雑誌名

      火山

      巻: 61 ページ: 37-68

    • DOI

      10.18940/kazan.61.1_37

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マグマ溜まりから火山噴煙:観測と数理モデル2016

    • 著者名/発表者名
      小園誠史
    • 雑誌名

      火山

      巻: 61 ページ: 295-310

    • DOI

      10.18940/kazan.61.2_295

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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: 61 ページ: 385-397

    • DOI

      10.18940/kazan.61.2_385

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Results of the eruptive column model inter-comparison study2016

    • 著者名/発表者名
      Costa, A., Y.J. Suzuki, 他23名
    • 雑誌名

      J. Volcanol. Geotherm. Res.

      巻: 326 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] Inter-comparison of three-dimensional models of volcanic plumes2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y.J., A. Costa, M. Cerminara, T. Esposti Ongaro, M. Herzog, A.R. Van Eaton, and L.C. Denby
    • 雑誌名

      J. Volcanol. Geotherm. Res.

      巻: 326 ページ: 26-42

    • DOI

      10.1016/j.jvolgeores.2016.06.011

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the relationship between eruption intensity and volcanic plume height: Insights from three-dimensional numerical simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y.J., A. Costa, and T. Koyaguchi
    • 雑誌名

      J. Volcanol. Geotherm. Res.

      巻: 326 ページ: 120-126

    • DOI

      10.1016/j.jvolgeores.2016.04.016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Weather Radar Observations of Sakurajima Volcanic Smoke2016

    • 著者名/発表者名
      Maki, M., M. Iguchi, T. Maesaka, T. Miwa, T. Tanada, T. Kozono, T. Momotani, A. Yamaji, and I. Kakimoto
    • 雑誌名

      J. Disast. Res.

      巻: 11 ページ: 15-30

    • DOI

      10.20965

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical models of volcanic eruption plumes: inter-comparison and sensitivity2016

    • 著者名/発表者名
      Costa, A., Y.J. Suzuki, A. Folch, and R. Cioni
    • 雑誌名

      J. Volcanol. Geotherm. Res.

      巻: 326 ページ: 1

    • DOI

      10.1016/j.jvolgeores.2016.04.017

    • 国際共著
  • [雑誌論文] 火山噴煙シミュレーションによる噴火強度と噴煙高度の関係の定量化2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄治郎・小屋口剛博
    • 雑誌名

      Annual Report of the Earth Simulator

      巻: - ページ: 37-42

  • [雑誌論文] 気象レーダによる火山灰雲の三次元監視に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      真木雅之
    • 雑誌名

      鹿児島大学「南九州から南西諸島における総合的防災研究の 推進と地域防災体制の構築」 報告書

      巻: - ページ: 63-92

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 伊豆大島1986年B噴火の「準プリニー式噴煙」2017

    • 著者名/発表者名
      萬年一剛
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [学会発表] 噴煙柱の風による曲がりを考慮した降下テフラシミュレーションコードの開発2017

    • 著者名/発表者名
      萬年一剛
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [学会発表] Three-dimensional analyses of initial stage of convective precipitation with two X-band polarimetric radars2017

    • 著者名/発表者名
      Kim, Y., M. Maki, and D.-I. Lee
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [学会発表] 火山噴煙の三次元レーダデータ解析ツール(ANT3D)の概要2017

    • 著者名/発表者名
      真木雅之・小堀壮彦
    • 学会等名
      日本気象学会2017年春季大会
  • [学会発表] Numerical simulations of a two-layer shallow-water model for pyroclastic density current2017

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, H. T. Koyaguchi, and Y. J. Suzuki
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical parameters analysis of volcanic ash particles measured by 2D-Video Disdrometer2017

    • 著者名/発表者名
      Suh, S.-H., M. Maki, D.-I. Lee, T. Momotani, and A. Yamaji
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [学会発表] Determination of conduit-flow model parameters based on inverse analysis of ground deformation and mass eruption rate data: the effects of mathematical structure of the conduit flow model2017

    • 著者名/発表者名
      Koyaguchi, T., K. R. Anderson, and T. Kozono
    • 学会等名
      IAVCEI Scientific Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] What can we learn by inverting monitoring data from explosive eruptions? Insights from a fast, physics-based eruption model2017

    • 著者名/発表者名
      Anderson, K. R., T. Koyaguchi, and T. Kozono
    • 学会等名
      IAVCEI Scientific Assembly
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The dynamics of the 2011 Kirishima-Shinmoe-dake eruptions, Japan, revealed by tiltmeter, satellite, and weather radar observations2017

    • 著者名/発表者名
      Kozono, T., H. Ueda, T. Ozawa, T. Koyaguchi, E. Fujita, A. Tomiya, and Y.J. Suzuki
    • 学会等名
      IAVCEI Scientific Assembly
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of wt; a new simulation code to describe pyroclastic fall deposit from bending eruption column under windy condition2017

    • 著者名/発表者名
      Mannen, K.
    • 学会等名
      IAVCEI General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] 地下・地上現象の同時観測による噴火ダイナミクスの理解2017

    • 著者名/発表者名
      小園誠史
    • 学会等名
      日本火山学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 噴煙柱の風による曲がりを考慮した降下テフラシミュレーションコードの開発2017

    • 著者名/発表者名
      萬年一剛・清杉孝司・宮縁育夫・長谷中利昭・樋口篤志
    • 学会等名
      日本火山学会2017年度秋季大会
  • [学会発表] 火山噴火現象予測モデルの数理デザイン2017

    • 著者名/発表者名
      小屋口剛博
    • 学会等名
      データ同化ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Bayesian estimation of analytical conduit-flow model parameters from magma discharge rate observed during explosive eruptions.2017

    • 著者名/発表者名
      Koyaguchi, T., K. R. Anderson, and T. Kozono
    • 学会等名
      AGU Fall meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 火山噴出物解析と地球物理観測のカップリング:新燃岳2011年噴火の例2016

    • 著者名/発表者名
      奥村聡・小園誠史・小屋口剛博・長井雅史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
  • [学会発表] 噴煙柱崩壊に伴う火砕流に関する2層浅水波モデルの数値シミュレーション2016

    • 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2016年大会
  • [学会発表] マグマ供給・噴出系モデルと観測データに基づく噴火推移予測の数理2016

    • 著者名/発表者名
      小屋口剛博・小園誠史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
  • [学会発表] Kaバンドドップラーレーダーで観測した噴煙内部の気流構造2016

    • 著者名/発表者名
      前坂剛・眞木雅之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
  • [学会発表] Quantifying the condition of eruption column collapse during explosive volcanic eruptions2016

    • 著者名/発表者名
      Koyaguchi, T. and Y. J. Suzuki
    • 学会等名
      EGU meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] On the relationship between eruption intensity and volcanic plume height: insights from three-dimensional numerical simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y. J., A. Costa, and T. Koyaguchi
    • 学会等名
      EGU meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] A numerical study of pyroclastic flow dynamics: A shallow-water model for gravity currents with wide ranges of density differences2016

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, H., T. Koyaguchi and Y. J. Suzuki
    • 学会等名
      EGU meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 火山灰雲のZ-RA関係式2016

    • 著者名/発表者名
      真木雅之・高橋忍
    • 学会等名
      日本気象学会2016年度春季大会

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公開日: 2018-12-17  

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