（1）噴火のダイナミクスの解明を目指した実験と理論研究
マグマ破砕過程を「粘弾性流体の破壊現象」と位置づけ，定量的モデル化に向けた粘弾性構成方程式の構築と数値計算手法の開発を進めた．単純なマクスウェル型の粘弾性を示す光弾性物質を用いた変形・破壊実験に着手し，加速を伴う3次元の変形場の中で，流動から破壊へと遷移する様子を，光弾性を利用した弾性歪の可視化を含めて観察した．また，気泡の膨張に伴う流体の破壊と流動挙動について，この粘弾性流体と降伏強度より小さい応力下で弾性を示すジェル状流体の比較を行った．気泡への気体供給速度を増加すると，粘弾性流体は脆性破壊を生じたが，ジェル状流体は流動速度が増加した．これらの流体のレオロジーと，水蒸気噴火の噴出物である火山泥のレオロジーを比較したところ，火山泥はジェル状流体に近い性質を持っていることが分かった．マグマにおいても，結晶を含む低粘性マグマはジェル状流体に近いレオロジーが報告されている．これらの結果は，これまで弾性の存在と歪み速度のみに基づいて判定されていた火山物質の脆性破砕条件を見直す必要のあることを示唆している．
これまで開発してきた気泡変形モデルと噴火の火道流モデルを組み合わせ，爆発的噴火噴出物の気泡変形度頻度分布と，噴火時の歪み速度プロファイルとの定量的関係づけを行った，この理論を，最も新しいカルデラ噴火であるタウポ火山の1800年前の噴火に適用し，プリニー式噴火時と大規模火砕流噴火時の噴出物気泡組織の違いが火道径の違いによって生じうることを示した．
（2）火山噴煙ダイナミクスのシミュレーション研究
爆発的火山噴火で見られる噴煙柱・火砕流の噴煙ダイナミクスと，火山灰輸送・堆積プロセスの解明を目指し，数値モデルの開発とそれを用いた大規模シミュレーション研究を進めている．火山灰は噴煙によって上空へと運ばれ，噴煙から離脱すると大気風によって広範囲に移流・拡散する．そのため，噴煙柱の高度・傘型噴煙の拡大速度・大気風による噴煙の変形度合い・火山灰粒子の噴煙からの離脱位置が，最終的な地表での降灰分布を決定する．この問題に取り組むため，噴出物と大気からなる２流体とトレーサー粒子をカップリングした数値モデルを用い，複数のスーパーコンピュータにおいて大規模シミュレーションを実施した．噴火強度が中程度と大きい場合について，無風状態の大気を仮定した場合のパラメータスタディを行った．その結果，火山灰の噴煙からの離脱高度が噴火強度によって定性的に変化する様子を捉えることができた．また，それぞれの噴火強度の火口条件について，大気の風速を変化させた場合のパラメータスタディを行った．計算の結果，火山灰は粒子サイズが小さくなるにつれ，噴煙柱の途中・噴煙柱上部・傘型噴煙と異なる地点から離脱することが分かった．噴火強度が大きい場合には細かな粒子は同心円状に広がる傘型噴煙によって運搬されるが，いったん傘型噴煙から離脱すると大気風の影響を強く受けて風下側に堆積した．これらの火山灰粒子挙動の解析は，噴火想定図やハザードマップ作成の基礎データにつながる．噴煙の流体計算結果に基づき，傘型噴煙や火砕流の拡大スケーリングについても解析を行った．
（3）大規模噴火に関する研究
南九州鬼界カルデラの活動履歴や7.3 ka鬼界アカホヤ噴火の推移を解明するための研究を進めている．とくに従来アカホヤ噴火の前駆的活動により形成された可能性が指摘されていた長浜溶岩（流紋岩質溶岩）やそれ以前の活動の実態を明らかにするために，2018年にボーリング掘削を実施した，それにより得られた試料の解析を進めた結果，長浜溶岩は深度11-190 m（水深130 mに相当）に存在し，その直下の深度190-230 mには貝殻を含む粗粒砂質層や複数枚のテフラ層を主体とした海成の地層が存在することがわかった．さらに下位（230 m以深）には斜長石斑晶に富む複数枚の安山岩質溶岩が存在する．長浜溶岩直下の砂層に含まれる複数の貝殻の14C年代測定を行ったところ，7000〜8300 calBPの年代値が得られた．これにより，長浜溶岩の活動が鬼界アカホヤ噴火に先行する活動であったことがはじめて地質学的・年代学的に明らかになった．長浜溶岩およびその下位のテフラ層（12-15 ka）とアカホヤ噴火の岩石学的関係，大規模噴火に先行する溶岩流活動の役割など，巨大噴火を起こしたマグマシステムとその進化について研究を進めている．