大涌谷における熱赤外カメラによる連続観測とその特徴
原田昌武 *1

Characteristics of continuous observation
by infrared thermal camera at Owakudani, Hakone volcano
byMasatake HARADA*1

1.

みが行われている中、我々は噴気地帯の地表面温度に注はじめに箱根火山では火山活動に伴って、噴気地帯での噴気異目し、観測を実施している。地表面温度の時間変化や高常や地表面温度の温度異常が観測されることがある。例

温域の拡大・縮小を捉えるためには熱赤外カメラは有効

えば、2001 年の群発地震活動の際には、噴気地帯であであり、温泉地学研究所では、2001 年の群発地震活動る大涌谷（大涌沢）では噴気量が増加し、蒸気井の暴噴以降に顕著になった大涌谷北側の上湯場周辺において連が確認されている（辻内ほか , 2003）。その群発地震活続観測を開始した（原田ほか、2010）。2015 年の火山動が終息した後も噴気地帯には影響が残り、噴気域は大活動の際には、同地域は特に顕著な地表面温度の変化は涌谷の北側斜面へ拡大していった（原田ほか、2012）。

観測されていない。一方、噴気活動が活発化し新たな噴2015 年に火山活動が活発化した際には、4 月頃から気口の形成や噴火口となった大涌沢を対象とした観測は山体膨張が GNSS で観測され、その後、地震活動が活発行われておらず、不定期に繰り返し観測を実施するのみ化し、6 月 29 日から 7 月１日にかけてごく小規模な水であった。

蒸気噴火が発生した（原田ほか、2015；Mannen et al .,そこで、温泉地学研究所では火山活動の観測機能を強。この活動に伴って、2001
2018；Harada et al ., 2018）

化し活動評価に利活用するため、2015 年の火山活動が年の時と同様に大涌谷の噴気活動も活発になり、大涌沢おおよそ終息した 2015 年 12 月に、噴気監視カメラ観の蒸気井の暴噴も地表面現象として確認されている。

測装置を大涌谷に設置し連続観測を開始した（原田ほか、

このように噴気地帯の状況は、火山活動を反映する１

2016；写真 1）。この装置には熱赤外カメラと可視カメつの指標であると考えられ、火山ガスや地表面温度のラを併設している。本報告では、熱赤外カメラ設置以降変化として観測される。例えば、代田ほか（2017）は、に得られている、大涌谷噴気地帯の地表面温度の観測結

大涌谷の北側にある上湯場周辺の新噴気域に対して繰果から、噴火後の傾向について報告する。

り返し火山ガスの調査を実施し、箱根の火山活動の消長に応じて C/S 比（硫化水素と二酸化硫黄の合計濃度2.

熱赤外カメラ観測の概要に対する二酸化炭素濃度の割合）が変化することを明2015 年の火山活動で特に噴気が活発化し、新たな噴らかにしている。また、安部ほか（2018）は火山活動気口や火口を形成した大涌沢をモニタリングするため、の評価も目的とし、大涌谷において小型紫外分光計を大涌谷に噴気監視カメラ観測装置を設置し連続観測を行用いた DOAS システム（Differential optical absorptionっている（図 1）。カメラは箱根ロープウェイ大涌谷駅spectroscopy）で繰り返し観測を行うことにより、二酸出口の南東約 30 m に、2015 年の火口域全体を見渡せ化硫黄（SO2）の放出量を定量的に観測し、噴火後の変るように設置した。映像は、有線ネットワークを経由し化をモニタリングしている。一方、萬年（2017）はタて温泉地学研究所に送られている。それらのデータは、イムラプスカメラを用いて一定間隔の可視画像を撮影

熱赤外カメラについては 5 分間隔で静止画として、まし、その画像の平均輝度から噴気量を定量化する試みをた可視カメラについては 1 秒毎の画像を動画として保行っている。

存している。

このように、噴気地帯の活動を評価するための取り組*1 神奈川県温泉地学研究所〒 250-0031

熱赤外カメラには日本アビオニクス（株）社製のサ

神奈川県小田原市入生田 586

報告 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 50 巻 ,53-59, 2018

－ 53 －写真１図１

大涌谷に設置した噴気監視カメラ（2016 年 2 月 19 日撮影）。支柱上の左が赤外線カメラ、右が可視光カメラ。

噴気監視カメラ観測装置（熱赤外カメラ及び可視カメラ）の設置場所。地形図は地理院地図を使用した。

ーモトレーサ（TS9260）を使用した。この熱赤外カメ

ータ深度 14bit で撮影する。測定波長は、熱赤外の波長

ラでは広角レンズを使用しており、水平 45.2°・垂直帯域である 8 ～ 14μm を測定している。撮影地点から33.7°の範囲を水平 640 ドット・垂直 480 ドット、デ対象とする噴気地帯の距離は 100 ～ 200 m 程度である－ 54 －

図２

熱赤外・可視カメラによる観測結果の例。(a) 2016 年 5 月 19 日撮影、(b) 2017 年 5 月 22 日撮影、(c) 2018 年
5 月 21 日撮影の熱赤外画像。(d) 熱赤外画像（2016 年 5 月 19 日撮影）と可視画像（2017 年 8 月 22 撮影）の合成画像。(e) 2017 年 8 月 22 日撮影の可視画像。(A) から（L）の矩形は温度変化を解析した領域を示す。

ため、熱赤外画像の解像度は、1 ドットあたり約 0.12れた地表面温度を図 2 に示す。撮影範囲を確認するた～ 0.25 m である。また、放射率は 1.0、測定温度範囲

め熱赤外カメラの画像とあわせて、可視カメラによる画は 0 ～ 500 ℃のモードと固定した。なお、本来であれ像も同図に示した。雲、霧などの条件により、撮影対象

ば大気補正や距離補正が必要であるが、本報告の目的はとなる地表面が見えない場合には、適切な地表面温度が地表面温度の絶対値を詳細に議論することではなく、同観測できない。そのような例を図 3 に示す。気象条件

一条件の観測による温度の相対的な時間変化を把握する以外にも噴気量が多い時には、特に熱赤外カメラから見ことであるので、現段階ではこれらの補正は行っていなて谷の奥側斜面では地表面が噴気によりマスクされるたい。そのため、得られる温度は噴気口等で直接実測するめに、得られる温度がバラついたり、低温のデータとし値よりも、小さい値となることに注意が必要である。て記録される場合があることに注意しながら、データを

熱赤外カメラ観測結果の例として、
2016 年 5 月 19 日、見ることにする。

2017 年 5 月 22 日および 2018 年 5 月 21 日に観測さ－ 55 －

3.

地表面温度の時間変化

3.1.

解析方法と全領域の傾向

2016 年 1 月 21 日から 2018 年 9 月 13 日までの熱赤外カメラ画像を解析に用いた。前述の通り、この画像は 5 分間隔で取得しているが、日中は日射の影響がありそれを避けるため、解析には毎日午前 2 時台の 12 枚の画像のみを使用した。この観測期間中について、画像の全範囲（640 × 480 ドット）、すなわち図 2(a) の画像範囲全体の中から最高温度を抽出した結果と、全ドットの平均温度を計算した結果を図 4 に示す。
最高温度については各画像から最高温度を抽出した
後、毎日 12 枚の画像の中で一番温度が高いものを、その日の最高温度の値とした。そのため、最高温度を観測した場所（ドット）は、必ずしも同じ場所とは限らない。
また、平均温度については各画像の平均温度を求めた後、毎日 12 枚の平均温度の平均値を計算することによって、日々の平均温度とした。なお、熱赤外カメラの測定範囲は仕様上 0 ～ 500 ℃であるが、データに含まれるノイズによっては熱赤外バンドの強度から温度に変換する際に 0℃以下の値が推定され得る。そのため、約－10 ℃の値まで存在し平均温度が 0 ℃を下回ることがあるが、
図３

雲・霧と噴気によって視界が不良となった時の（a）可視画像と（b）熱赤外画像の例。いずれも 2016
年 1 月 30 日午前 11 時 56 分 35 秒に撮影されたもの。

グラフは下限を 0 ℃までとした。
平均温度について見てみると、毎年 8 月あたりをピークとする年周変化がみられる。各画像は、噴気地帯（地表面温度の高い領域）よりも非噴気地域（地表面温度の図４

画像全体から得られた最高温度（赤）と平均温度（黒）。直線（青）は、最小二乗法により推定された線形トレンド。
最高温度と平均温度の抽出方法や、線形トレンドの推定方法については、本文参照。

－ 56 －

高くない通常の地面）の面積が多いため、平均温度は気年周変化を観測している。年周変化と同様の変化をして温と同じように、年周変化をしている状況を捉えている。

いるということは、地下からの放熱量が気温の季節変動

一方、最高温度については、噴気や雲、霧等の気象条による熱変化に打ち勝つほどのものではないことを示し

件により、多少のバラつきはあるものの、2016 年の観ていると考えられる。このことから、領域（A）（B）に測開始以降は、温度が低下してきていることが分かる。

ついては、熱異常がおおよそ収まりつつあるとみられる。

このように下方にランダムに暴れているデータから正確

領域（C）についても、観測開始から 2017 年 5 月 31に温度の変化速度（温度変化率）を見積もることは困難

日までは 16.6 ℃ /yr で温度が上昇傾向にあるが、それであるが、次の手順により年間の温度変化率を推定した。

以降（2017 年 6 月 1 日から）は 22.4 ℃ /yr で低下しまず、最高温度の全データから最小二乗法により線形トている。

レンドを計算する。そして、求められた直線と観測デー

領域（D）と（E）は、蒸気井である。そのため、人タとの残差を求め、残差の標準偏差（σ）を計算する。

工的な影響も考えられるが傾向を概観すると、領域（D）噴気や気象条件による温度のバラつきは必ず下方、つまについては領域（A）、（B）と同じく 2016 年 8 月頃かり温度低下として観測されるため、残差が－ 1 σを超ら低下傾向がみられる。2016 年 8 月 1 日から 2017 年

えるデータは外れ値として除外し（上方の＋１σ以上は11 月 30 日のデータから温度変化率を推定すると、9.3除外しない）、再度、最小二乗法により線形トレンドを℃ /yr で温度は低下している。その後、2018 年 1 月以推定した。こうして温度変化率を計算した結果、最高温降に温度は上昇しているが、4 月以降は一定の温度で度は年間 7.7℃の割合で温度が低下してきていることが推移しているとみられる。また、領域（E）については分かった。

2016 年 1 月から 9 月にかけて温度が上昇しているように見える。この時期の変化は、図 3 のように噴気量が3.2.

多く、正確な温度が観測されていないためであり見かけ各領域の時間変化

大涌沢では噴気口や火口など、明瞭な高温域が存在す上、温度が上昇しているように見えている可能性がある。

る。そこで、熱赤外カメラの画像でも高温が識別しやすそれ以降も噴気が対象領域をマスクすることが多く、温い代表的な 12 ヶ所について、それぞれの領域における度はバラついているが、最高温度のプロットの上限を見最高温度と平均温度を、前節と同様に計算した結果を図る限り、50 ～ 60 ℃で安定しているように見える。

5 に示す。領域（A）から（L）については、図 2(a) に領域（F）は、解析範囲の中で大涌沢の最上流部である。

示している。全ての領域で、平均温度は気温による年周

この領域では 2017 年 5 月から 6 月にかけて 5 ℃程度変化をしており、以下では最高温度の変化についてのみ昇温しているが、最高温度はその時期の前も後も、おお着目する。なお、年間の温度変化率（℃ /yr）については、よそ安定しており、一定の温度を維持しているように見前節と同様の方法により推定した結果を記す。

える。また、領域（G）、（H）では、噴気等により熱赤領域（A）から（C）は、熱赤外カメラから見て谷の外画像がマスクされることもあるが、両地域ともに温度手前側の場所であり、噴気量が多い時でも比較的その影は低下傾向にある。全期間を通した温度変化率は、領域響を受けにくい領域である。領域（A）（B）については、（G）で 14.1 ℃ /yr、領域（H）は 6.1 ℃ /yr の割合で温噴気口のような特定の場所からの噴気ではなく、面的に度が低下している。

噴気が上がり、高温域となっている。この場所の最高温領域（I）から（L）は、熱赤外画像中では大涌沢の下度の変化を見ると（図 5A,B）、2016 年 8 月くらいまで流部にあたる。これらの領域は、特に噴気等の影響が大は徐々に温度が上昇する傾向にあるが、それ以降は低下きく、最高温度は解析期間を通してバラついている。そ傾向に転じ、2017 年 8 月頃からは、年周変化のようにのため、最高温度のプロットの上端を見ることしかでき変動している。温度変化率を推定すると、観測開始からないが、領域（I）、（J）、（K）については平均温度より

2016 年 7 月 31 日までは領域（A）で 17.9 ℃ /yr、領20 ～ 40℃程度高温で、平均温度と似た年周変化をして域（B） は 28.7 ℃ /yr の 上 昇、2016 年 8 月 1 日 か らいるように見える。また、領域（L）については 20172017 年 12 月 31 日までのデータからは、領域（A）で年 9 月頃までは高温を維持していたが、その後、急速30.4 ℃ /yr、領域（B）は 19.4 ℃ /yr の割合で温度が低に温度は低下し、40 ℃程度で推移している。なお、領下していると推定される。

域（I）では 2017 年 7 月から 8 月にかけて、一時的に特に領域（A）では、2017 年 10 月頃からは、平均温温度が上昇しているが、原因はわからない。

度よりも 5 ℃程度高いものの、平均温度と同じような－ 57 －

図５

各領域で得られた最高温度（赤）と平均温度（黒）。直線（青）は、最小二乗法により推定された線形トレンド。

（A）から（L）は、図 2 の領域（A）から（L）に対応する。

－ 58 －

4.

まとめ参考文献

箱根火山では 2015 年に火山活動が活発化し、大涌安部祐希・原田昌武・板寺一洋・森健彦・高木朗充（2018）

谷では噴気活動も盛んになった。温泉地学研究所では、

箱根火山大涌谷における二酸化硫黄放出率～観測・2015 年噴火に関連する地震・地殻変動が概ね終息し、解析手法と 2018 年 6 月までの放出率の推移～，噴火警戒レベルが１に戻った翌月の 2015 年 12 月に、温地研報告，50，1-18．

大涌谷に熱赤外カメラを設置し、連続観測を行っている。

代田寧・大場武・谷口無我（2017）箱根火山におけるそのため、噴火前後の変化はわからないが、噴火後も活活動活発化に連動した噴気組成（C/S 比）の変化，発である噴気活動の推移を把握するため、熱赤外画像を

温地研報告，49，29-38．

用いた地表面温度の解析を行った。

原田昌武・棚田俊收・伊東博（2010）箱根大涌谷北側

その結果、熱赤外画像全域の最高温度は、年間 7.7℃

斜面における火山ガス・地温の連続観測，温地研程度で低下してきていることが明らかとなった。ま

報告，42，57-61．

た、いくつかの噴気口や高温域を切り出して地表面

原田昌武・小田原啓・松沢親悟・代田寧・板寺一洋・寺温度 の 変 化 を 抽 出した結果、多くの領域では（ 領 域

田暁彦（2012）箱根大涌谷の北側斜面における近A,B,C,D,G,H,L）、各領域内の最高温度が低下傾向にある

年の地表面変化と熱赤外カメラによる観測，温地ことが分かった。また、大涌沢の下流部にある領域（I）（J）

研報告，44，55-62．

（K）では、観測を開始して以降、領域内の平均温度と原田昌武・板寺一洋・本多亮・行竹洋平・道家涼介（2015）同じような年周変化を観測している。これは、この領域

2015 年箱根火山活動に伴う地震活動と地殻変動のでは 2015 年の火山活動による影響が少なく噴気異常、特徴（速報），温地研報告，47，1-10．

すなわち噴気量や地表面温度の変化自体が元々少なかっ原田昌武・板寺一洋・伊藤正規・湯尾康成（2016）緊たことを示している可能性がある。その他、領域（E）（F）

急的な火山観測施設の整備について〜 2015 年箱では、最高温度がほとんど変わらず、おおよそ一定の温根火山活動への対応録〜 , 温地研観測だより , 66,度であった。

17-24.

このように、熱赤外画像の解析結果からは、大涌沢のHarada, M., Doke, R., Mannen, K., Itadera, K., Satomura,

地表面温度は全体的に低下傾向にあり、温度が上昇して

M. (2018). Temporal changes in inflation sources

いる領域は見られなかった。これは、2015 年の噴火に

during the 2015 unrest and eruption of Hakone

伴って活発化した噴気や地熱の活動が減衰して、地表面volcano, Japan. Earth, Planets and Space. 70:152.

温度が低下してきている様子を捉えているのかもしれな

doi: 10.1186/s40623-018-0923-4.

い。

萬年一剛（2017）大涌谷噴気地帯を撮影した画像の平今後、再び火山活動が活発化し、噴気異常が発生する

均輝度の日別変化と火山活動の関係，温地研報告，ことがあれば、噴気自体によって適切な地表面温度が観49，39-48．

測できないこともあるが、熱赤外カメラによる観測で温Mannen, K., Yukutake, Y., Kikugawa, G., Harada, M.,

度上昇などの変化が観測されることも期待される。ま

Itadera, K., Takenaka, J. (2018). Chronology of

た、本報告では高温域の面積変化については扱わなかっthe 2015 eruption of Hakone volcano, Japan –たが、温度異常が発生すれば、その領域が拡大すること

geological background, mechanism of volcanicも想定され、それはこの観測によって捉えられると考え

unrest and disaster mitigation measures duringられる。そのため、今後も安定した観測が継続できるよthe crisis. Earth, Planets and Space. 70:68. doi:

う、維持・運用していきたい。

10.1186/s40623-018-0844-2.
辻内和七郎・鈴木征志・粟屋徹（2003）箱根大涌谷で2001（平成 13）年に発生した蒸気井の暴噴事故謝辞
観測機器の整備・設置にあたっては、大涌谷に関わる様々な機関の方々にご理解・ご協力・ご配慮をいただきました。ここに記して深く感謝します。

－ 59 －とその対策 , 温地研観測だより , 53, 1-12.