2005 Fiscal Year Annual Research Report
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04J11333
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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| Research Fellow |
小園 誠史 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 火山噴火のダイナミックス / 噴火タイプの多様性 / 気相・液相間の相対運動 / 脱ガス過程 / 一次元定常火道流モデル / 力学的バランス / 火道流の解析解 / 非爆発的噴火の条件 |
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| Research Abstract |
火山噴火のタイプには,爆発的なものから非爆発的なものまで非常に幅広い多様性があり,その多様性が生じるメカニズムを明らかにすることは,噴火の推移の予知などにおいて重要である。この多様性を生む要因として,火道内における気相・液相間の相対運動,液相マグマからガスが分離する過程(以下,脱ガス過程と呼ぶ)の効果が挙げられる。本研究では,火道流の数値モデルを用いて,これらの効果によって,多様な噴火様式が生じるメカニズムを解析的に明らかにした。
本研究では,気相・液相間の相対運動,鉛直方向の脱ガス過程を考慮した一次元定常火道流モデルを構築した。脱ガス過程に関しては,ガスの流路などの微視的なガス浸透構造に依存して,脱ガスが層流状態や乱流状態に変化する効果をモデルに取り入れた。
数値解析の結果,非爆発的噴火と爆発的噴火に対応する2つのタイプの定常解が存在し,あるマグマの性質・地質条件のもとでは,これらの定常解が噴出率の違いのみによって多重に存在し得ることがわかった。また,マグマの性質・地質条件に依存して,存在できる定常解の組み合わせは多様に変化する。本研究では,火道内の流れを支配する力学的バランスを解析的に明らかにして,それを用いることで,火道流の定常解を系統的に得ることができる解析的手法を求めた。これによって,鉛直方向への脱ガス過程によって非爆発的噴火が生じるマグマの性質や地質条件,気液間の相対運動を考慮した場合の爆発的噴火におけるマグマ破砕面の深さや噴出率などを,数値計算なしに解析解を用いて求めることが可能となった。
なお,これらの研究の成果を,地球惑星関連学会合同大会,日本火山学会秋季大会,American Geophysical Union Fall Meeting(サンフランシスコ)で発表した。
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