2.6.3 そのほかの研究活動

(1) 噴火活動解明のための空振観測と実験

火山噴火に伴う空振の波形や振幅を正確に計測するため，新しい空振計を開発している企業や大気振動の研究者らと協力し，小型・低消費電力マイクロフォンや，高精度気圧計が，火山観測に実用可能となった．開発途中であったこれらの空振計を用いて得られたデータにより，新燃岳2011年噴火の準プリニー式噴火の開始過程や地震・空振の調和型微動の発生機構，桜島からの数十キロメートルにわたる空振伝播の特性等について，新たな知見が得られた．噴火に伴う地震と空振の統合解析を行い，地震三成分に加えるべき第四の成分としての空振データの重要性を示した．また，室内実験により，気体（火山ガス）が，流体（マグマ）を通り抜ける際の音（空振）の特性や発生機構を調べた(図8)．気体流量や流体の性質，流動パターン等による多様な変化の実態とそのメカニズムが明らかになった．

(2) 無人ヘリを活用した火口近傍観測システムの開発

活動的な火山において，観測者を危険にさらすことなく火口周辺での様々な観測を実施することを目的として，無人ヘリ火口近傍観測システムの開発を進めた．汎用の無線ラジコンヘリを火山観測に利用するため，様々な火山での飛行実績を積むとともに，観測に必要な様々な周辺機器，静止画・動画撮影用の機器を搭載するための専用雲台，地震計やGPS観測装置をヘリから降下設置するウインチ，無人ヘリ設置用の地震計モジュール，GPSモジュールなどを開発した．桜島において，火口から1㎞以内に地震計とGPSを数点設置し，2009年から現在まで地震活動と地殻変動のモニターを行っている．また，霧島においても，2011年の噴火直後にGPSを設置し，山頂付近の地殻変動モニタリングを行っている．

(3) 無人ヘリを活用した空中磁気観測による火山活動の解明

前項（2.6.3（2））で開発を進めている無人ヘリを活用して，2011年霧島新燃岳噴火に応じ，2011年5月，11月，2013年11月の計3回，新燃岳およびその西側，およそ3㎞四方の領域において，繰り返し空中磁気測量を実施した．測線間隔および対地高度はおおよそ100m一定として測定フライトを実施した．このようにプログラムした航路を精確に測定飛行できることは繰り返し測量にとって大きな利点である．解析の結果，新燃岳一帯の磁化はおおよそ1.2-1.5 A/mと非常に小さいことがわかり，一方で，噴火活動に伴い火口に蓄積された溶岩が冷却帯磁する様子を明確にとらえることに成功した．

(4) マグマ破砕に関する研究

マグマ破砕に関する実験的研究は，衝撃波管と呼ばれる急減圧を発生する装置を用いて行われている．東京農工大学工学部との共同研究により，「脆性破砕」と「粘性膨張」の間に「遅延破砕」という新たな現象が発見された．実験条件のパラメーター範囲から，「遅延破砕」が実際の火山噴火の多くの状況において発生する可能性があり，既存の弾性論に基づく破砕進行モデルの見直しが求められている．また，流体マグマの脆性破壊を定量化する「脆性度」という新たなパラメーターを提案し(図9)，衝撃波管実験の成果をプリニー式のような連続的噴火におけるマグマ破砕のモデル化に応用する展望を与えた．

(5) 衛星技術を活用した火山活動の把握

東京大学生産技術研究所・ロンドン大学キングスカレッジと協力し，Terra/Aqua MODISおよびMTSATの衛星データを利用した準リアルタイムシステムを開発し，東アジアの活火山のモニタリングを行った(図10, http://vrsserv.eri.u-tokyo.ac.jp/REALVOLC/)．この中でサリチェフ2009年噴火，浅間2009年噴火，新燃岳2010年噴火等の解析を行い，噴火推移や噴煙の移動過程を明らかにして来た．一方，2016年に打上げ予定のGCOM-C1衛星のSGLI画像を利用した火山観測システムの開発を，2009年よりJAXAと共同で行っており，SGLIの高い分解能により，溶岩ドームの成長に伴って発生する火砕流の拡大過程等，噴火の細かな状況をリアルタイムで捉えられる可能性があることがわかってきた．

(6) 微動の解析とモデル化

平均散逸スペクトル法という新たな解析手法を用いて南海トラフ沿いに発生する深部低周波微動の周波数構造を解析した結果，深部低周波微動が特異な周波数構造を持っていることを明らかにした．2004年浅間山噴火に先行して発生した非線形な長周期地震・長周期微動のダイナミクスの解析を進めた結果，両者は同じ非線形ダイナミクスを持つ発生機構により励起されている可能性が高いことを明らかにし，この両者を火道浅部の開放率に対応するパラメーターの違いで再現することが出来る数理モデルを構築した(図11)．

(7) 海外の火山における噴火活動の研究

2010年に有史以来初めての噴火を開始したインドネシアのシナブン火山において，SATREPSプロジェクト（インドネシアにおける地震火山の総防災策）として，インドネシア・火山地質災害軽減センターと共同で現地調査を実施し，地質図を作るとともに，将来の噴火に備えたイベントツリーを作成した．また，2013年からは，ケルート，メラピを含む活動的火山を対象に，火山地質災害軽減センターと共同研究を新たなSATREPSプロジェクト（火山噴出物の放出に伴う災害の軽減に関する総合研究）として開始した．その間，インドネシアで進行中の火山噴火についての活動評価を分担している(図12，図13)．

(8) 火砕流に関する数値的・実験的研究

濃密な火砕流の流動・定置のダイナミクスを理解するため，ブリストル大学と共同で室内での粉体流実験を実施するとともに，浅水流近似によるモデルを用いてこの実験に関する数値実験を行った．また，モデルの妥当性とクーロン型摩擦則（係数一定摩擦則と摩擦係数の慣性数依存性を考慮した摩擦則）の適用性について評価を行った．その結果，定常流に近い粉体流が生じる条件では，後者の摩擦則を用いた場合に流走距離や流れの先端形状などについて良い再現性が得られることがわかった．この研究により，粉体流における慣性数依存性を考慮した摩擦則の重要性が示されたとともに，従来の火砕流数値モデルの適用限界について理解が進んだ．