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

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24710199
• 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
• キーワード: 火砕流 / 粉体流 / 摩擦 / 堆積物

研究実績の概要

粉体摩擦則を考慮した浅水流型火砕流モデルを改良し，溶岩ドーム崩壊イベントなど天然の火砕流の実例へ適用し，モデルの妥当性や計算条件について検討した．カリブ海スフリエールヒルズ火山の研究では，地震観測データをもとに推定される火砕流の初期流量変化を時間関数で表現することにより，火砕流堆積物の特徴を浅水流型数値モデルにより概ね再現できることがわかった．一方，単純化した初期条件のもとでは堆積物の再現は難しく，天然の系に適用する際には観測データ等を用いて初期条件に制約を与えることが重要である．また，粉体摩擦角や粒子サイズの効果についてもパラメータ・スタディを行うことにより検討し，堆積物形状に及ぼす効果を具体的に明らかにすることができた．とくに従来広く用いられている係数一定型摩擦則による粉体流モデルでは流走距離を過大評価する傾向があったが，本研究で考慮した粉体摩擦角や粒子サイズに依存した無次元数をモデルに導入することによりこの点が改善され，堆積物の分布や形状の再現性が良くなることがわかった．このモデルや手法を用いることにより，火砕流の流速や堆積物形成の時間発展の様子など，堆積物の野外観察結果のみからは構築できない火砕流の流走・定置のダイナミクスに制約を与えられる可能性がある．また，噴火発生時の火砕流挙動の即時予測や，火砕流の流走距離に注目したハザードマップ作成の際にも，適切な粉体摩擦則を導入した数値モデルによる評価が重要であることが本研究により示された．研究成果は国内および国際会議等で公表された．

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 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1002/2014GC005652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining tephra dispersion and deposition from three subplinian explosions at Shinmoedake volcano, Kyushu, Japan, 2011. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeno, F., Nagai, M, Nakada, S., Burden, R., Engwell, S., Suzuki, Y. and Kaneko, T.
  • 雑誌名: Bulletin of Volcanology 巻: 76 ページ: 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, Talling, Jutzeler, Cassidy, Marchant, Palmer, Watt, Christopher, Fisher, Hart, Fraass, Trofimovs, Le Friant, Ishizuka, Adachi, Aljahdali, Boudon, Breitkreuz, Endo, Fujinawa, Hatfield, Hornbach, Kataoka, Lafuerza, Maeno, F. et al.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 15 ページ: 3000-3020
  • DOI: 10.1002/2014GC005402
  • 査読あり
• [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
• [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