【研究領域課題番号】19K04011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リモートセンシング / 火山 / ひまわり8号 / 噴出率 / 噴出的噴火 / 西之島 / しきさい / GCOM-C / SGLI / 溶岩流 / 火口湖 / ブルカノ噴火 / 噴火推移 / 衛星 / 熱異常

【研究成果の概要】

本年度は，低粘性溶岩の噴出的噴火において，ひまわり8号のリアルタイム観測で得られる熱異常から噴出率を迅速に推定する方法を開発した．噴出的噴火において，1.6um 赤外画像の熱異常は，噴出率変化をよく反映していることが指摘されている．このことは，両者の間の相関を吟味し，回帰式を求めることにより，衛星による熱異常観測から噴出率を推定できることを意味する．低粘性溶岩の噴出的噴火である2017年西之島噴火を対象に，ひまわり8号の1.6um画像での熱異常と噴出率の関係を検討し，両者の間に高い相関関係があること（r^2=0.99）を確認した．また，この回帰式が，Y=0.47X（Y ：噴出率 10^6 m3 day-1 ，X ：輝度値 10^6 W m-2 sr-1 m-1）と求められることを示した．さらに，2017年西之島噴火と同様の低粘性溶岩の噴出的噴火である2015年ラウン噴火の溶岩を同図にプロットすると，2017年西之島溶岩による回帰直線の延長上に載ることが分かった．
この方法を用いて，2019年12月に始まった西之島4期噴火最初期の噴出率の推定を行った．12月5日-6日における輝度値の最高は，1.07 x 10^6 W m-2 Sr-1 m-1であり，先の回帰式により噴出率は 0.50 x 10^6 m3/dayと推定される．この値の妥当性を調べるために，ALOS-2画像を利用した地形的方法により，2019年12月5日12時00分頃から6日11時18分(JST)までの23.3時間（0.97日）の噴出率を推定した．この間の溶岩の噴出体積は455,000 m3 と見積もられ，流下時間が23.3時間であることから，0.48 x10^6 m3/dayの噴出率が得られた．この値は，ひまわりの熱異常による噴出率の推定値（0.50 x 10^6 m3/day ）とほぼ一致している．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】24540446 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山ガス / リモートセンシング / 分光 / 火山 / 可視化 / 応用光学・量子光工学

【研究成果の概要】

これまで，火山噴気に含まれるH2O（水蒸気と水滴）を遠隔測定で定量することは一般に困難であるとされてきた．本研究では，H2Oが赤外線を吸収することを利用して，噴気を通過してきた背景光の強度分布から，噴気中のH2Oを濃度分布として可視化することを目指してきた．本研究での検討の結果，この方法は，少なくとも我が国の多湿な大気環境ではうまくいかないことが明らかになったが，本課題の副産物として，紫外線分光でSO2を可視化する装置の改良ができた．また，軽量可搬型のラマンライダーによって噴気中の水蒸気と水滴を独立に定量することが可能になった．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】23241055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 衛星 / リモートセンシング / Web / 火山防災 / 噴火推移 / 東アジア / 赤外画像 / 噴火 / 防災 / ウェッブ / ウエッブ

【研究成果の概要】

地球上には多数の火山が分布するが，その大半は恒常的な観測体制が敷かれていない．我々衛星赤外画像による観測システムの開発と観測に取組んできた．本研究は，旧来のMODISとMTSATから，新しいGCOM-C/SGLIとひまわり8号/AHIベースのシステムへの移行を進め，観測能力の向上を図った（GCOM-Cの打上は2016年末に延期された）．また．これらのデータを用いた観測手法の高度化について，高頻度低分解能(AHI)・中頻度中分解能(SGLI)・高分解能低頻度の3種類のデータを組合せて解析を行う方法を考案し，インドネシア，ラウン火山噴火を用いて具体的な検討を行い，その有効性を確かめた．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】18201034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 防災 / ウェッブ / 噴火 / リモートセンシング / 東アジア / Web

【研究成果の概要】

東アジアにおける噴火監視と噴火研究の基礎となる活動データの大規模収集を行うために,MODISとMTSATデータを利用した「複数の衛星を利用した準リアルタイム東アジア火山観測システム」の構築を行い,主要147活火山の常時監視を行った.これらのデータの解析結果に関して,ウェッブサイトを通じて広く公開すると共に,より詳しい噴火状況を知るため,高分解能衛星データや地上観測データを組合せて,統合的解析を試みた.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】35,620千円 (直接経費: 27,400千円、間接経費: 8,220千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】17253002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

千島弧 / 火山活動 / 火山噴火 / 地震活動 / 地殻変動 / マグマ / 火山ガス / 津波 / 千嶋孤 / 火山 / 千島列島 / 噴火 / 北方四島 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

日露米の3ケ国により南千島ウルップ島から北千島パラムシル島で、ビザ無し専門家交流により日露で色丹・国後・択捉島で、火山学的および古津波調査を実施した。その結果、千島列島の過去1万年間の火山噴火履歴と、主要な噴火の噴火様式および特に南千島での津波の発生間隔を検討した。特に火山活動では、9500～6500 年前および4000～1000年前にカムチャッカ～北海道まで大規模な噴火が頻発したこと、またマグマ組成の広域変化が基盤構造の差異と調和的であることを始めて指摘できた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】15310125 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / ウェッブ / リモートセンシング / リアルタイムモニタリング / インターネット / 東アジア / 防災 / 赤外観測

【研究成果の概要】

2004年3月に故障したAVHRRの受信システムの復旧が計画通りに進まなかったため,一部計画を変更し,MODISデータを観測システムの中心とした.MODISはAVHRRとほぼ同じ分解能,波長域のバンドをもつことから,これまでに開発した解析手法をほぼそのまま利用することができた.
MODISデータは生産研究所に加えNASAゴダート宇宙飛行センターのデータも利用することとし,必要地域のデータを自動ダウンロードするプログラムを作成した.MODISでは,衛星にGPSシステムが搭載されており,軌道情報が正確に決まるため幾何補正の精度が上がり,AVHRRでは補正精度が低く適用はできなかった熱異常の自動検出ルーチンを組込むことも可能となった.解析結果は,現在http://vrsserv.eri.u-tokyo.ac.jp/REALVOLC/MODIS/で公開しており(各火山の最新の熱画像と過去1年間の熱異常の時間変動を示すチャート),これにより東アジアの主要100活火山の準リアルタイム観測システムが一応完成し,今後のより高度な観測・解析を行う基礎を築くことができた.
このような準リアルタイム観測システムの開発と共に,過去データを利用して,噴火活動に伴う熱異常の発生と地殻変動,地震活動,SO2放出率などの相互関係の検討を行い,衛星データの噴火予知研究への応用の可能性を探った.例として浅間火山の2004年〜2005年の活動を取り上げ,GPSデータから捉えた深部でのマグマ貫入イベントの発生に1〜2ヶ月遅れて,熱異常の発生(場合によっては噴火を伴う)が起きることなどを明らかにした.また,噴火に数週間先行して熱異常が発生することもわかり,衛星による火山観測の実用性を再確認した(結果は2006年1月「火山」に投稿).

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】7,400千円 (直接経費: 7,400千円)

【研究分野】固体地球物理学

【研究領域課題番号】13640418 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / ウェッブ / 熱解析 / リアルタイムモニタリング / インターネット / リモートセンシング / WWW / ノア / モニタリング

【研究成果の概要】

本研究では,気象衛星ノアの夜間赤外画像を使い,各火山からのデータを,日単位で自動処理し,熱異常の時間変化を、Webにアップロードするシステムを開発した.平成13年度の研究で,ノアAVHRRを利用した準リアルタイム火山熱観測システムのプロトタイプを完成することができ,国内10活火山(有珠山,北海道駒ケ岳,安達太良山,浅間山,伊豆大島,三宅島,阿蘇山,桜島,薩摩硫黄島,諏訪瀬島)の試験モニタリングを開始した(http://vrsserv.eri.u-tokyo.ac.jp/REALVOLC).この間,浅間山,三宅島,阿蘇,桜島,薩摩硫黄島,諏訪瀬島の6火山において熱異常を検出することができた.2000年に始まった三宅島の活動では,同年9月以降に始まったガスの大量放出と連動した熱異常の変動をとらえることができた.平成14年度は,これまでシリーズに加え,ノア15号のシリーズのデータ処理を加えた.これにより,未明に限られてきた画像が,深夜のものまで行えるようになり,検出される火山熱異常も格段に増えた.平成14年度は,浅間山は,8月22,30,31日,9月4日,11月8,28日,12月3日,1月13日,2月8,18,21日,3月2日に熱異常が見られた.これらは山頂火口での噴煙活動の活発化に関係していると考えられた.諏訪瀬島では,4月20日,1月12日などに噴火に対応して熱異常が認められた.阿蘇は秋以降活発になり,7月23日,8月21日,10月1,10,16,25日,11月12,19,23,24日,12月2,28日,1月6,7,16,24,25日,2月3,4,6,17,19,21日に熱異常が見られた.これは,2002年後半以降,火口温度,噴火回数,地震発生回数が増えていることと対応している.これらについては現在成果を取りまとめ中である.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】2,700千円 (直接経費: 2,700千円)

【研究分野】固体地球物理学

【研究領域課題番号】09740351 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リモートセンシング / 熱解析 / 雲仙 / 火山 / 噴気 / 熱観測

【研究成果の概要】

ランドサットTMの夜間赤外画像を利用して,雲仙溶岩ドーム上に見られた噴気域の1991年9月〜1993年1月の活動状況を調べた.解析に使用したのはバンド5(1.6μm)である.この波長域は, 500℃を越えるような高温域での温度の違いに敏感で,数100℃以下の低温域の影響をほとんど受けないため,高温の噴気活動のモニターには都合がよい.また,TMの空間分解能は30mであるが,雲仙では,上記の期間,噴気活動とローブの成長が数100m離れた場所で起きていたため,噴気域のみの熱輝度を取り出すことが可能となった.8時期の画像を使って,噴気域の活動度の時間変化を調べた.噴気域からの熱輝度の合計値を時系列にプロットすると,単調減少傾向が認められた.観測期間内,ガスの温度は変化していないと考えられるので,噴気域からの熱輝度の低下は,この間ガスの放出率が単調に低下していたことを示すと考えられる.噴気域からの熱輝度とマグマ供給率の間に正の相関関係が見られた.このことは,供給されたマグマの量に応じて,ガスが放出されていたこと,つまり脱ガスが効率的に起きていたことを示す.これは,雲仙では爆発的噴火がほとんど起きなかったことと調和的である.噴気域の面積とその平均熱輝度の間にも,正の相関関係が認められた.これは,噴気域が拡がっているときほど,単位面積あたりの熱輝度が高い一噴気量が多いことを示す.山体内部でのガス圧が高まると,メインの通路から抜けきらない分が,内外の小さな通路から放出されるようになるため,単位面積あたりの放出量も多く,領域も拡がったと推定される.

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】1,900千円 (直接経費: 1,900千円)