Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

火山 / 阿蘇山 / 水蒸気噴火 / 電磁気 / 熱水系モデル / 熱水系 / 重力 / 阿蘇 / plume rise / 重力観測 / 電磁探査 / 人工電流 / 比抵抗 / 噴煙

火山の電磁探査に関わる研究では、2021年度は、阿蘇山でのACTIVEキャンペーン観測を引き続き実施し、データを解析するためのMT-ACTIVEのジョイントインバージョンコードの開発を精力的に進めた。分担者の宇津木を中心に、2021年の5月、6月、8月、9月にACTIVEのキャンペーン観測を実施し、2021年10月に発生した噴火前の貴重なデータが取得できた。インバージョンコードの開発では、従来からのMT法と人工電流を用いるACTIVEの両者の計算で境界条件の与え方を共通にすることで、計算コストを大きく減らす手法を考案し、コード開発を進めた。2021年度中に順計算部分の開発が終わっており、逆計算部分の開発を進めているところである。
重力観測では、2020年12月に火山研究センター本堂観測室に相対重力計LaCoste-G1016を設置したのち、重力時間変化を連続的に収録している。その結果、2021年の6月18日、10月20日、および12月27日にステップ的な重力変化が観測された。3つの期日はそれぞれ火口陥没、小規模噴火、および火山性微動の振幅増加が確認された期日と一致しており、ステップ的な重力変化は火口直下における質量変動を示唆している。
また、昨年11月の噴火後に、ドローンを使った阿蘇での調査を実施され、その際、MultiGAS観測を行った。その結果、H2O/SO2=15-19（モル比）を得ており、H2O放水量が推定できた。値は阿蘇としては典型的であり、噴火前後で大きくは変化していないことが確認できた。
以上のような火山における各種物理量を統合的に理解するため、熱水流動モデリングも同時に進めた。これまでに、火口の西に存在する観測井内の温度の深さプロファイルとモデル計算値の比較から、地下に浸透する実効降水量の値が1000mm/年程度であると拘束し、モデルの信頼性を高めている。

火山 / 水蒸気噴火 / 気体単体水銀 / 側噴火 / 草津白根山 / 土壌気体水銀 / 火山噴火 / 火山モニタリング / 熱水系 / 火山防災 / 破砕帯 / ヘリウム同位体比 / 草津白根火山 / 水蒸気爆発 / 気体水銀（GEM） / モニタリング / 地下浅部温度

予測が困難とされる水蒸気噴火について，その前兆活動を捉えるために火山表面から揮発している気体水銀に注目した．水銀放出率は，地下熱水の温度変化に反応してへ変化するが，地表面付近の環境要因の影響を強く受けるという欠点があった．草津白根火山における連続観測の結果，見かけ上の水銀放出変化の中から，火山活動に起因する変動を抽出することが可能となった．本知見を用いて草津白根山における多点観測を実施した結果，火山活動の影響がない領域よりも2-7倍に相当する水銀放出活動が存在することを見出した．本研究で構築した補正手法により，火山における僅かな水銀放出や，その時間変動を明瞭に捉えることが可能である．

活火山で発生する水蒸気噴火は，周辺 1-2 km 以内に大きな噴石を落下させ，そこに滞在している登山者や事業者に甚大な被害を与える．本研究では，水蒸気噴火に先行する地下温度上昇を，地表において気体水銀放出率を観測することで検出する新しい方法を構築した．本研究の主たる成果は，水銀放出率に影響する地表面付近の温度効果を定量的に明らかにしたことである．この知見に基づき，火山活動としての水銀放出を高い信頼性のもとでモニタリングが可能となる．今後は草津白根山などの火山において実際の観測に適用することで，本手法の有効性を実証的に検討する．

【研究分担者】
寺田暁彦	東京工業大学	理学院	准教授	(Kakenデータベース)
宇津木充	京都大学	理学研究科	助教	(Kakenデータベース)
風間卓仁	京都大学	理学研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
大場武	東海大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)