I.火山噴火予知の観測体制

 

1.観測体制の整備(第1次〜第5次計画)

(1)当初の目標

 昭和48年(1973)の建議で開始された火山噴火予知計画の第1次計画(昭和49〜53年度)では,活動的火山で地震テレメータ観測網の整備や観測所の新設等観測体制の整備を行い,多様な項目にわたる研究的観測と特定火山活動の活発化に際しての機動的観測,火山噴火予知に関する基礎資料の収集・解析を目的に火山活動移動観測班を整備する。併せて,観測研究の情報交換,観測研究体制の調整及び円滑化のため関係機関による火山噴火予知連絡会を組織する。

 第2次計画(昭和54〜58年)では,観測対象火山を「特に活動的な火山」(有珠山,浅間山,伊豆大島,阿蘇山,霧島山及び桜島の6火山)と「その他の火山」に分類して,火山の監視,観測研究体制の拡充強化を進める。特に活動的な6火山においては,常時監視観測の強化や広域観測網の整備を行う。火山活動機動・移動観測班の整備を進め,火山噴火予知連絡会の機能強化を図る。また,火山活動の基礎資料を整備する。

 第3次計画(昭和59〜63年度)では,観測対象火山を「活動的で特に重点的に観測研究を行うべき火山(12火山)」,「活動的火山及び潜在的爆発活力を有する火山(23火山及び活動的な海底火山)」及び「その他の火山」に分類し,多種多様な手法による精密な観測研究,機動・移動観測による監視・観測など火山の特性に応じた観測研究を行う。このため,引続き火山の監視,観測研究体制の拡充強化を目指す。

 第4次計画(平成元〜5年度)では,引続き観測対象火山を3種類に分類し,「活動的で特に重点的に観測研究を行うべき火山」では観測の多項目化,観測点の高密度化,観測井や坑道を用いた観測の高精度化を軸に観測研究を推進する。「活動的火山及び潜在的爆発活力を有する火山」及び「その他の火山」では,常時観測機能の整備と機動・移動観測により監視・観測を行い,潜在的爆発活力評価を行う。引き続き,地形図・地質図等の基礎資料の整備を進める。

 第5次計画(平成6〜10年度)では,これまでと同様に,全国の観測対象火山を3種類に分類し,これまでの成果を踏まえて,火山活動状況の把握と前兆現象や噴火機構のより正確な理解のため,観測の一層の高精度・高密度・多項目化を進め,観測研究体制の強化を推進する。観測体制の拡充強化にあたっては,個々の火山に応じた観測研究を重点的に進めるとともに,常時観測を補いあるいは観測研究の重点的展開を図るために,機動・移動観測機能の一層の強化を進め,繰り返し観測や高密度観測の充実を図る。また,広域テクトニクスと火山活動の関係の究明のため,地震予知観測研究との緊密な連携を行う。活動的火山においては,特定火山の集中総合観測及び火山体の構造探査を実施し,基礎資料の収集及び活動状況の把握を図るとともに,マグマの実体の把握に努める。

 

(2)実施状況

ア.監視観測体制

a.陸域火山の監視観測体制

 火山噴火予知計画の発足当時,気象庁により実施された陸域火山の監視観測は,77の活火山のうち16火山であったが,その後,草津白根山,御嶽山,伊豆東部火山群が加えられ,常時監視観測の対象火山は19火山となった。このうち5火山では,地震計5点以上の監視観測が実施されている。また,計器観測による常時監視に加え,近接官署からの遠望観測及び定期的な現地観測が継続的に実施された。さらに,連続監視観測が実施されていない活火山では,火山機動観測班による現地観測が繰り返し実施され活動度の把握が行われた。火山噴火予知計画発足後,各地域を担当する機動観測班の整備も進み,観測項目も次第に多項目化が進行しつつある。また,噴火など火山活動が高まった火山においても,火山機動観測班が中心となって,臨時の観測体制や現地観測等監視観測体制の強化が図られた。

 第5次計画では,雲仙岳を精密観測火山に指定するとともに,北海道の地域機動観測班の強化,遠望観測装置の導入等観測機器の強化が図られた。一部の火山では,気象庁または管区気象台で震動や映像のテレメータ化やデータ処理が進められた。

 この間に,気象庁の観測部火山室は,地震火山部火山課へと拡充強化された。また,各管区気象台には地震火山課が設置されるとともに,地震情報官等が配置された。

 

b.海域火山の監視観測体制

 海底火山の監視観測は海上保安庁水路部が担当し,南方諸島及び南西諸島の海域火山について航空機により定期的に,あるいは船舶・航空機からの異常発見に対応し実施された。航空機による監視では,目視観測と併せて計画で整備した赤外線熱映像装置やマルチバンドカメラによる,熱や変色水の観測及び航空磁気測量が実施された。また,船舶による詳細な海底地形,重力,地磁気観測等が計画的に行われた。伊豆東部火山群や雲仙岳の噴火に際しては,海底地形等の緊急調査が実施された。

 自航式観測ブイ「マンボウ」が開発され,危険海域での,海底地形調査,水温分布観測,海水採取が安全に実施されるようになった。現在,新マンボウを搭載し,地殻熱流量計やサイドスキャンソナーも装備した新型測量船の建造が進められている。また,海底地震計とハイドロフォンの観測網を構築し,リアルタイム観測が可能となる海底火山観測システムの開発も進められている。

 

イ.観測研究体制

a.国立大学の観測研究体制

 国立大学は,火山活動の基礎的な解明と,その成果を火山噴火予知の実用化に生かすため,特定火山を主な対象として観測研究体制の整備・拡充が図られてきた。火山噴火予知計画の発足時,国立大学の火山観測研究施設は桜島火山観測所(京都大学防災研究所),火山研究施設(阿蘇,京都大学理学部),島原火山観測所(九州大学理学部),霧島火山観測所,浅間火山観測所(東京大学地震研究所)の5施設であったが,計画の進行によって,北海道大学理学部に有珠火山観測所,東北大学理学部に地震予知・噴火予知観測センター,東京大学理学部に地殻化学実験施設,東京大学地震研究所に伊豆大島火山観測所,東京工業大学に草津白根火山観測所,名古屋大学理学部に地震火山観測地域センターが整備された。また,弘前大学理学部と鹿児島大学理学部にも地震火山の観測所等が整備され,15施設となり観測研究体制の充実が図られた。この間,東京大学地震研究所は,地震予知研究と火山噴火予知研究の中核としての役割を担うことを目的として共同利用の研究所に,京都大学防災研究所の共同利用化に伴い,附属桜島火山観測所は火山の実験・研究場として共同利用を行う同研究所附属火山活動研究センター(桜島観測所)に,九州大学理学部の島原火山観測所は島原地震火山観測所に改組された。

 また,活動的な火山での多項目にわたる研究的観測,活動の活発化に際しての機動的観測,火山噴火予知に関する基礎資料の収集・解析を目的として,地域を設定して5つの火山活動移動観測班が整備された。併せて地球化学的観測を担当をする全国地球化学移動観測班も整備された。

 観測設備の整備の面では,計画発足直後は地震観測の強化とテレメータ化が重点的に整備されたが,その後は地殻変動観測,電磁気観測,地球化学的観測,重力観測等多項目にわたる観測設備が整備された。併せて,観測点の高密度化及び広域化が図られた。火山体周辺の広域的地殻変動観測では,GPS(汎地球測位システム)の整備が進んだ。また,桜島,十勝岳,樽前山,伊豆大島,雲仙岳等では,観測井や観測坑道を用いた地震・地殻変動観測が実施され,観測の高品位化・高精度化が図られた。

 第2次計画の半ばから火山活動状況の把握や推移の予測に地球化学的観測や電磁気学的観測の重要性が認識され,火山ガスや火口湖の地球化学的連続観測設備が草津白根山,伊豆大島,桜島に,地磁気の連続観測装置が伊豆大島等で整備され,地震観測,地殻変動観測などと併せて総合的な観測が行われるようになった。また,火山噴出物の分析と火山性流体の解明などのため蛍光X線分析装置,プラズマ発光分光分析装置,同位体質量分析装置等の設備,火山ガス放出量やガス組成の遠隔観測装置も整備された。

 活動的火山においては,特定火山の集中総合観測及び火山体の構造探査が計画的に実施され,基礎資料の収集及び活動状況の把握が図られた。噴火機構解明等を目的とした基礎研究の推進のため,小型データロガーが開発・整備され,火山体の構造探査に用いられた。

 

b.関係機関の観測研究体制

 国土地理院は,航空機に搭載した熱赤外映像装置による火口域の地表面温度分布の観測,大縮尺精密火山基本地形図の作成や測地測量等を担当し,これまでに桜島をはじめ23火山で火山基本図が,北海道駒ヶ岳等7火山で火山土地条件図が作成され,地表面温度分布測定が24火山で実施された。また,伊豆半島において,GPS連続観測や繰り返し辺長・水準測量が実施され,潮位観測も引続き行われている。神津島等ではGPS観測点を整備し,雲仙岳,三宅島及び北海道駒ケ岳でGPS機動観測が実施された。雲仙岳では水準測量路線の追加整備が行われた。さらに,火山活動状況を把握するため小型航空機搭載のSAR(合成開口レーダー)の整備を進めている。連続的な測地観測を実施し,情報提供の要請に応える測地観測センターが整備され,火山解析係が整備された。また,環境と防災に関する地理調査を行うため火山調査係が設置された。

 防災科学技術研究所は,硫黄島,伊豆大島,富士山,三宅島,那須岳に順次観測設備を整備し,観測体制の強化を図った。三宅島や伊豆東部火山群では観測井による高精度観測設備が整備された。また,火山の精密な地表面温度分布を観測するため,航空機搭載型の火山専用赤外映像装置が開発され,雲仙岳や九重山等噴火した火山で重点的な運用が行われた。基礎資料の整備の一環として,雲仙岳等4火山地域の傾斜分級図が作成された。また,火山観測を担当する火山防災研究室が火山噴火予知研究室に名称変更された。

 地質調査所によって,火山噴火の長期予測の観点から重点的に地質調査が実施され,これまで7火山で火山地質図が作成された。また,阿蘇山や支笏カルデラで地震探査等を実施し,地下構造の研究が行われた。伊豆大島,雲仙岳,九重山の噴火では,火山ガスや辺長測量の連続観測が実施され,計測分野の観測研究が拡充された。また,環境地質部に火山地質課が整備された。

 気象研究所は火山担当の研究室を増設し,火山活動を把握するための各種観測システムやリモートセンシング手法の開発を進めた。

 通信総合研究所は,第5次計画から参加し,人工衛星や航空機に搭載するリモートセンシング技術の開発を担当し,高分解能3次元マイクロ波映像レーダーの開発及び地形測量用の航空機搭載レーザー高度計の技術開発を進めている。

 

(3)成果と達成度

 火山噴火予知計画の開始以来,気象庁では組織の整備が進み,陸域火山の常時監視観測体制の拡充強化によって,多くの活動的活火山で長期間の均質な観測データが収集され,火山ごとの活動特性の理解や,活動評価の基礎が次第に築かれてきた。また,地域機動観測班の整備も進み,常時観測施設のない火山の定期診断や活動に異常が見られる火山の観測強化が実施され,基礎資料の蓄積が進んだ。

 海域の火山活動については,海上保安庁による,定常的な監視観測が着実に進むとともに,遠隔監視観測手法の開発や自航式ブイ等の利用により,観測の安全性が確保されるようになった。

 国立大学の観測体制は計画開始時に比べ,観測研究施設の新設や整備,観測設備の年次的整備が行われ,観測の広域化,高品位化,高密度化,多項目化が進み観測研究の充実が図られた。活動的火山に隣接した火山観測所が中心となり,噴火機構等の研究に多くの成果を挙げてきた。

 これによって,幾つかの活動的火山では,噴火の直前予測が可能となり,活動の総合評価システムの基礎が築かれた。また,計画発足直後に地震観測の強化で始まった観測研究体制は,その後,地殻変動観測の強化が進み,重力観測,地球化学的手法,電磁気学的手法,地質学・岩石学的手法等新たな予知手法が逐次取り込まれ,総合的な体制の整備が進んだ。

 特に活動的な火山では,噴火発生に先駆けて観測研究施設の整備や特定集中総合観測が実施され,前兆現象の早期の検知や活動推移の予測に有効な基礎資料が蓄積された。また,集中総合観測によって,大学及び関係機関による多項目観測体制が整い,噴火発生時には直ちに大学及び関係機関による現地総合観測班が組織されることとなった。

 国土地理院による繰り返し測地測量の実施により,火山活動と関連したと思われる地殻変動,マグマ溜りの膨張を示す変動,活動の終息を示唆する変動など観測された。 防災科学技術研究所により,観測井での傾斜や地震の精密観測データにもとづき,マグマの貫入や移動の力学モデルが構築された。地質調査所により,雲仙岳や九重山等で,トレンチやボーリングを併用した系統的な地質調査が行われた結果,最近数万年以内の噴出物の年代や噴出量等が詳細に明らかにされた。

 第1次計画から進められた精密火山基本地形図,火山地質図,傾斜分級図,火山土地条件図,精密海底地形図等の基礎資料は,担当諸機関によって計画的に作成された。また,活動的火山の基礎資料として噴火史把握のため日本活火山要覧が作成された。

 

2.監視観測体制の整備と火山噴火予知の社会対応

(1)火山噴火予知連絡会と主な噴火への対応

 火山噴火予知計画では,火山噴火予知の実用化を図る計画の実施途上においても,観測体制の整備・拡充により得られた観測資料や研究成果を,社会の要請である火山災害の軽減に向けて活用するため,従前から努力を続けてきた。このため観測データの総合的解釈と観測成果の社会的活用のため,大学や関係機関が連携して昭和49年(1974)に火山噴火予知連絡会が組織され,活動の総合判断や情報発信等を通じて,火山防災での社会的要請に応えてきた。

 火山噴火予知連絡会は,昭和52年(1977)の有珠山噴火,昭和61年(1986)の伊豆大島噴火時などには「総合観測班」を組織し,関係機関の観測網の調整と火山活動の総合判断を行うとともに,観測データを解説付きで迅速に地元行政機関等に提供する等,その機能が十分に生かされた。また,伊豆大島及び伊豆東部火山群の噴火活動では,火山噴火予知連絡会に「部会」が設置され,観測資料による火山活動の総合判断や社会に対する速やかな対応が行われた。火山噴火予知連絡会で検討された火山活動状況や調査・研究結果は「火山噴火予知連絡会会報」として公表されている。

 火山噴火予知連絡会に,ワーキンググループが組織され,新たな活火山の認定,長期予測,火山情報の発信等に関する検討が進められた。その結果,計画発足時に77火山であった活火山は86火山となった。また,火山活動度のレベル化等が検討されている。

 

(2)火山情報

 火山噴火予知への国民の期待に応えるためには,火山活動の異常や変化に速やかに対応し,総合的な観測資料に基づく迅速で適切な情報の公表が最も重要である。陸域の活火山に関する火山情報は気象庁が,海底火山や海域の火山についての情報は,海上保安庁水路部が発表し,社会の防災対策等に貢献してきた。

 雲仙岳の噴火が契機となり,平成5年(1993)に火山情報の種類・名称が見直され,新しい火山情報は,緊急性や重要度を伝えやすくする観点から,「緊急火山情報,臨時火山情報,火山観測情報,定期火山情報」と整理された。

 

3.課題と今後の展望

(1)監視観測体制

 22年間の火山噴火予知計画で,観測設備の整備が進んだ活動的火山では,噴火に先駆けての前兆現象を検知し噴火開始を想定して事前の観測強化がなされ,火山活動の理解が大きく進展した。しかし,常時監視観測体制の対象の火山は19火山にとどまっている現状である。たとえ,地震計1台だけの監視であっても,前兆現象を検出し,適切な対応により減災に成功している例は少なくない。今後,全ての活火山で常時監視観測体制を構築し,基礎データを蓄積するとともに,長期予測を目指していく必要がある。

 観測手法の多項目化や観測点の高密度化が進むにつれて,大学においても業務的作業が増加し,基礎的な観測研究の進展に支障をきたしている。これまでの火山噴火予知計画で確立された観測手法を,気象庁などの監視観測業務へ早期に活用する必要がある。

 昭和の年代に入り,わが国の火山活動は,幸いにして,大きな人的災害を伴う噴火がなかったが,それ以前には数百名以上の人的災害を伴う噴火が多発した。今日,火山周辺での土地利用が進んでいるだけに,大規模災害軽減の対策としても,今後,火山の監視観測体制の拡充・強化を一段と進める必要がある。

 陸域火山の機動観測では,噴火発生の場合に緊急に監視体制を強化するなどの対応をとってきた。火山活動の平穏時における状況を把握するための観測では,全ての活火山を巡回するのに数年を要している。今後は,観測頻度を高めるとともに,観測期間の長期化と観測機能の向上を図る必要がある。

 海域火山の監視観測は,航空機等による定期観測と併せて,海底ハイドロホンアレイの整備や衛星による監視を進めていく必要がある。また,航空磁気測量による海底火山の噴火前後の特性把握や,海域火山の山体の構造調査も重要な研究課題である。

 熱赤外映像の観測は,陸域活火山の1/3で実施されたが,大部分が1回限りのため,地熱分布の変化を火山噴火予知に活用する目的は達していない。今後,観測頻度をあげるための組織的検討と,実施されていない活動的火山での早期観測が必要である。測地測量も,火山活動が始まってから観測を開始する状況が続き,噴火に至るまでの現象解明が十分に進んでいない。活動をある程度の期間休んでは噴火する火山では,噴火サイクルを測地観測で理解して火山噴火予知を進める必要があり,今後GPSや水準測量等を長期計画に基づき計画的に進める必要がある。

 活動的な大多数の火山では,土地利用が進んでいるにもかかわらず,一部の火山を除いて詳細な地質調査や火山土地条件図の作成が実施されていない。これまでの地質学者による個別の調査研究に加えて責任ある機関が組織的なトレンチやボーリングによる調査,地質調査,地形調査,年代測定等を行い,噴火史を詳細にし,噴火の長期予測研究の基礎を積極的に進める必要がある。

 火山噴火予知計画開始以降の噴火においても,御嶽山や伊豆東部火山群の噴火は,火山噴火予知計画で監視観測の対象となっていなかったが,地震予知の観測点が近くに設置されていたために,前兆現象の検出や小噴火発生の段階で評価のためのデータが得られた。このように他の分野の観測資料も火山噴火予知に役立ち,今後も関連する分野との緊密かつ有機的な連携の促進が必要である。特に,全ての火山に監視の目を行き届かせるためには,最低限火山性地震・微動の活動度を把握する必要があり,そのためには火山噴火予知計画独自の観測網に加えて,地震観測網の有効利用を積極的に検討すべきである。

 

(2)観測研究及び基礎研究体制

 大学や関係機関における観測研究体制は,計画発足当初は地震観測の拡充強化から始まり,地殻変動観測の導入,観測点の広域化,観測坑道や観測井による精密観測の実施,各種観測設備の充実と施設の整備が図られた。また,物理学・化学・地質・岩石学的分野による総合的な基礎研究によって,火山噴火予知研究が推進されてきた。これによって,一部の活動的火山では総合的な活動評価や噴火の直前予測が可能となってきた。しかし,多くの火山では十分な観測設備が整備されていない。普遍的な火山噴火予知の観測研究を進めるためには高精度・高密度・多項目観測の整備を行い,良質の観測データを蓄積するとともに,マグマの物性や流動を理解するための実験的研究と併せ,噴火機構解明の基礎的研究を推進する必要がある。また,火山体の熱水系とマグマとの相互作用は,水蒸気爆発の発生機構の解明にも重要な課題であり,重点的に観測研究を進める必要がある。これらの基礎研究を推進するために幅広い人材の確保と組織の整備が重要である。人工衛星やリモートセンシング技術の利用,SAR等の面的な地殻変動の検出,山頂と山麓でのGPS・重力の同時比較観測,多成分火山ガス連続観測等新たな手法の導入が重要な課題であり,これを推進する体制を整備する必要がある。

 火山噴火予知は,関連諸分野の総合的研究の推進が基礎となっており,研究補助者や技術者・技官の適切な配置も必要である。米国では,火山噴火予知・研究及び減災計画への従事者の2/3が博士号取得者であることも参考になろう。

 

(3)火山情報と防災

 火山噴火予知連絡会は,雲仙岳の噴火において溶岩ドームの出現前に,溶岩流出の可能性を指摘するなど成果を得た一方で,火砕流の発生や警戒区域の設定に資する情報で,社会の期待に必ずしも十分応えられなかったという指摘がある。防災を担当する行政または住民が真に必要とするきめ細かい情報発信を行う必要がある。

 観測情報については,観測データの迅速な総合判断が必要であり,そのためには,気象庁,火山噴火予知連絡会の機能の強化も重要な課題である。併せて,防災機関や住民,マスコミ等,観測情報の受け手への事前啓蒙も課題の一つである。火山情報の発信方法は,諸外国の例も参考に活動度の変化を速やかに発信し,災害軽減に資する方策を検討すべきである。

 また最近,航空機が噴煙に遭遇する事例が発生し,航空機の安全運航が妨げられ重大な事故になる危険性が問題となっている。噴火による火山灰情報等を迅速に周辺諸国へ提供する業務が平成9年度から開始されるが,噴煙の検出や拡散予測について一層の精度向上を図る必要がある。