| 研究課題/領域番号 |
25750142
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鈴木 雄治郎 東京大学, 地震研究所, 助教 (30392939)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 火山災害 / 火山 / 噴煙 / 数値シミュレーション |
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| 研究概要 |
爆発的火山噴火における火山噴煙の3次元数値モデルの開発を進め，風が噴煙高度・降灰分布に与える影響をパラメータスタディによって調べた.
数値モデルの開発：任意の風データを導入するために，実際の気象予測等で用いられている高解像度気象シミュレーションモデルの基礎調査を行った．この気象モデルを導入することで，気象場の限られたデータから火山周辺の任意の時間・場所の大気の状態を初期条件として得られることが分かったため，気象モデルでの出力データを火山噴煙モデルに入力できる形に開発する目途がたった．また，火山灰粒子の計算部に温度履歴機能を新たに付け加えることによって，火山灰堆積物から噴火の情報を推定する上で重要とされる火山灰の冷却時間スケールをデータ取得できるようになった．
風の影響のパラメータスタディ：噴煙高度や火山灰粒子の移動が風によってどのような影響を受けるかを調べるため，風の条件を変えたパラメータスタディを実施した．シミュレーションの結果，新燃岳２０１１年噴火のような小規模噴火で火山灰輸送が風の影響を強く受ける様子を再現できた．放出した火山灰粒子はその粒子サイズによって，上昇する噴煙柱から離脱して地表に堆積するもの，噴煙の上部まで達した後に風で流される途中で離脱して堆積するもの，噴煙に取り込まれたまま移流して堆積しないもの，という３つのクラスに分類できることを明らかにした．また，比較的風の影響が小さいと考えられていた大規模噴火であるピナツボ１９９１年噴火の予備計算も行い，風下側と風上側で堆積物の粒子サイズ分布が異なることを再現した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究ではより現実的な火山噴煙モデルの作成を目的としており，任意の風データと地形データのモデルへの導入に関し目途がたったため，現在までの計画を概ね達成している．また，様々な風速，風の高さ変化，中緯度・熱帯といった大気構造，噴火強度に関してのパラメータスタディを地球シミュレータ等の大型計算機で順調に進めており，当初の予定を達成している．
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| 今後の研究の推進方策 |
数値モデルへの地形データの導入では，様々な空間精度やフォーマット形式のデータが混在する可能性がある．それらを統一的に扱い，モデルへの入力データとして扱うためのモデル内サブルーチンもしくは外部スクリプトの作成をする．風データの入力に関して，定常状態ではない３次元の風速・風向データを初期条件として入力しても，安定した大気状態を表現することは難しい．そこで，気象モデルから得られる高精度の風データをあえて空間分解能を落とし，比較的弱い鉛直方向の風速をゼロにすることによって初期状態の安定を図る．
現在までに開発した数値モデルから，単純な風による噴煙高度・降灰分布への影響を調べることができる．広範なパラメータスタディを研究最終年度までに完了するために，引き続き複数の大型計算機を使用することでデータの蓄積を行う．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
今年度は，データ送信に負担のかかる３次元データの処理を極力抑え，２次元断面データと粒子データの処理を中心にすることによって，数多くのパラメータに関する計算データ取得に努めた．そのため，３次元処理を多量に行う場面でなるべく最新スペックの処理計算機を取得することを目的に，当初予定していた３次元計算結果の可視化用ワークステーションと３次元データ保存ディスクの購入を延期したことで次年度使用額が生じた．
今年度に引き続き，数値モデル開発とパラメータスタディを推進する．
大規模シミュレーション実行のため，大型計算機の使用料を積算する．また，３次元データ処理に必要な可視化用ワークステーションとそのデータ保存に必要な大容量ハードディスクの購入に充てることを計画している．研究成果発表に関しては，国内学会２回と国際学会２回の出席を予定している．
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