(1)　火山の空振モニタリング手法の開発

　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工学系の研究者らと協力し，小型・低消費電力マイクロフォンやMEMSセンサー，高精度気圧計の比較試験および火山地域における長期評価試験を行い，必要な改良を進めた．また，より効率のよい空振アレイ観測の方法として，従来のアレイ観測よりも一桁空間スケールの小さい，10メートルサイズの3要素アレイの開発を行い，さらに，地上２～４m程度の高さに１要素加えることによって，方位角だけでなく仰角の分解能が向上させられることを示した．山体の大きな火山の効率的な空振モニタリングのため，複数の観測点において，それぞれ２台のセンサーを数m離して設置する手法を試みた．ネバドデルルイス火山（コロンビア）では，山頂火口から数km離れた３つの観測点で得られた２年間のデータを解析し，微噴火に伴う微弱な空振の検出効率を調べた．また，冬季の富士山でも3つの観測点で運用をし，雪崩によるものと思われる空振を検出した．いずれにおいても，単独のセンサーを分散させた観測よりも，検出効率が飛躍的に向上することを示した．

(2)　無人ヘリやドローンを活用した火口近傍観測システムの開発と応用

　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，2008年から無人ヘリを用いた火口近傍観測システムの開発を進めている．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モジュールなどの開発を進めてきた．口之永良部島では2015年4月に火口近傍の4箇所に地震計を設置した．この地震計は2015年5月の噴火で失われたが2015年9月に再度5点を設置した．観測データから2015年5月29日の噴火に先行して火口近傍で地震が急増していたこと，単色地震も増加していたことがわかった．また，可視画像・熱映像・電磁気・ガス等の多項目データから，活動の大きな変化も捉えられた．火口に接近して得られたガスの分析により脱ガス時の見かけ平衡温度も推定された．2016年6月には，火口から1.5km内が警戒範囲となっている西之島において，気象庁と共同で無人ヘリ(船上より離発着および制御）により活動・噴出物の観察および岩石試料の採取を行った．また，2009年から2017年にかけて，桜島山頂付近に地震計およびGPS受信機を設置した．桜島山頂の地震計の一部は2019年末時点において稼働中である．

　無人ヘリコプターによる空中磁気測量も精力的に行っている．2011年霧島新燃岳噴火後の山体の帯磁状態の変化を把握するため，2011年5月，11月，2013年11月，2014年10月，2015年11月，2017年11月，2018年11月の計７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で一定として測定フライトを実施した．プログラムした航路に沿って正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，新燃岳火口内の溶岩は平均として4.0 A/m帯磁したと想定すると観測された全磁力データをよく説明することが判り，火口に蓄積された溶岩が熱拡散過程で順調に冷却している様子を明確にとらえることに成功した．また，三宅島においては，今後の火山活動を把握するための基礎資料とするために無人ヘリを用いた詳細な空中磁気測量を2014年5月と2016年11月に実施し，2017年度に解析を進めた結果，山体北側で負，南側で正の変化を検出した．その後，2019年6月にも実施している．2019年にもう一度予定していた測定は天候不良により延期されたが，2020年度早々に実施予定である．2018年1月 に噴火した草津本白根山においても無人ヘリによる空中磁気測量を実施し，過去有人機により得られたデータとの比較解析を進めている．

　電動モーターを動力源とするいわゆる「ドローン」の性能が近年大幅に向上し，火山観測において活用できるレベルに達しつつある．火山センターではドローンを活用した火山観測も進めている．新燃岳においては，ドローンによる火口内への接近撮影を実施し，西之島においては船上から飛ばしたドローンによる画像撮影と試料採取を実施した．霧島硫黄山ではドローンによる繰り返し空中磁気測量の活用実験を開始し，2019年に複数回の測定を実施した．その結果，無人ヘリよりも低廉かつ機動的に観測を実施できることが確認できた．

(3)　衛星技術を活用した火山活動の把握

　2009年よりJAXAと共同でGCOM-C衛星のSGLI画像を利用したリアルタイム火山観測システムの開発に取り組んでいる．SGLIは分解能が250mと比較的高く，溶岩流の拡大や火砕流の発生等，噴火状況の変化を高頻度で捉えることができる．このSGLI画像により2018年に起きたハワイ島，キラウエア火山の噴火解析を行い，溶岩流拡大状況の時間変化や噴火初期の割れ目火口等捉えることができることを確認した．また，2014年に打上げられたひまわり8号画像を用いたリアルタイム火山観測システムの改良と試験運用を進めている．ひまわり8号の赤外バンドは，分解能2㎞であるが全球の観測頻度が10分毎と，極めて時間分解能の高い熱異常観測を行うことができる．このひまわり8号のデータにより，西之島噴火の第2期にあたる2017年噴火やインドネシア・ラウン火山2015年噴火等の解析を行った．この内，ラウン火山の噴火では，溶岩流噴出ステージが２つに分かれること，短時間スケール（日）で見ると噴出率は基本的にほぼ一定であることが判った．これは噴出的噴火の一つの特徴と考えられた．また，噴火の開始や再活発化に先行して，前兆的な熱異常が発生していることがわかった．他方，ひまわり8号の1.6µm，2.3µmバンドの夜間画像において，春分および秋分期を中心とする約6ヶ月間，特異な熱異常が広範に現れ，火山熱異常観測の大きな妨げになることを見出した．ひまわり8号データの年および日変化の検討から，この熱異常は太陽迷光の影響による見かけの熱異常であることを明らかにすると共に，補正方法の検討を行った．考案した補正方法により，年間を通じて1.6µm，2.3µmバンドを火山の熱異常観測に利用することが可能となった．