TOMS によって宇宙から観測された火山噴火
Volcanic Eruptions Measured from Space with TOMS

5004005300

Fig.1 Iterative SO2ADEOS TOMS[DEC 1, 1996 Orbit 1516]

2001000
Milli Atm-cm
1535-15120100

580

Fig.2 Iterative SO2ADEOS TOMS[DEC 2, 1996 Orbit 1530]

604020Milli Atm-cm
1535-15

200
160

ADEOS Earth View

’99 / 95120

Fig.3 Iterative SO2
ADEOS TOMS[DEC 9, 1996 Orbit 1630]

80400
Milli Atm-cm
1535-15
Provided by NASDA/NASA-GSFC
Processed by NASA-GSFC

TOMS によって宇宙から観測された火山噴火
Volcanic Eruptions Measured from Space with TOMS
マグマ性の火山噴火は、大量の二酸化硫黄を含んでいる。この気体は、オゾン全量測定のために TOMS が使っている同じ波長の紫外光を吸収する。オゾンと二酸化硫黄の識別には、これらの気体の吸収係数の波長依存性の違いが利用される（Krueger 他，1995）。さらに、TOMS データ中の火山灰と他の吸収性エァロソル雲を識別するために、分子散乱とエァロソル散乱の波長依存性の違いが利用される（Krotkov 他，1997）。
このようにして、風で流される火山噴煙の気体と灰雲とを別々に追跡することが可能である。噴煙の中には、気体と灰雲に分かれ別々の流跡をとるものがある。
図は、1996 年 12 月に ADEOS/TOMS が測定したザイールのニャムラジラ火山の噴火による二酸化硫黄の雲を示している。爆発が 1 日以下で終る他の火山と比較して、これは、1 〜 2 週間にもわたって熔岩や気体を押し出す噴火を繰り返す火山の良い例である。
ニャムラジラ火山は、約 5 年ごとに噴火活動を起す活火山である（Krueger 他，1996）。最近の噴火は、1996 年 12 月 1 日に始まり2 週間継続したが、この様子が TOMS によって捉えられた。図 1 は、12 月 1日の最初の熔岩噴出直後に二酸化硫黄の初期雲を捉えたものである。二酸化硫黄量のピークは、約 500m atm-cm（*1）であり、火山位置は、画像中の赤い三角形で示されている。ニャムラジラ火山が流動性熔岩であるため、灰雲は観測されなかった。12 月 2 日には（図 2）、二酸化硫黄の雲は火山の西側に大きな流煙状に広がっている。この時の二酸化硫黄最高値は 8 0m atm-cm であった。噴火頻度は次の週にかけて減少したが、図 3 に示すように 12 月 9 日には活性化し再び火山の西側に新しい流煙が見られた。
これらの噴火は、流動性熔岩を伴う噴火であるために、二酸化硫黄は対流圏に放出され、そこで急速に硫酸塩エァロソルに変化する。以前のこれより大きなニャムラジラ火山の噴火では、この変換時定数は約 5 日であった（Krueger 他，1996）。
*1） m atm-cm：ミリ-アトモスフェア・センチメートル。
大気中のオゾン全量（鉛直方向に積分した量）を測る単位で、1 m atm-cm = 2.687×1020 分子/ｍ 2。

Magmatic volcanic eruptions contain large quantities of sulfur
dioxide. This gas absorbs at the same ultraviolet wavelengths
used by TOMS for measuring total ozone. Differences in the
spectral dependencies are used in the retrievals to discriminate
between ozone and sulfur dioxide (Krueger, et al., 1995). In
addition, spectral differences between molecular and aerosol
scattering are used to discriminate volcanic ash and otherabsorbing aerosol clouds in the TOMS data (Krotkov, et al.,1997). Thus, it is possible to separately track volcanic gas andash clouds as they drift with the winds. Some eruption plumes
separate into individual gas and ash clouds which follow
independent paths.
The images show the sulfur dioxide clouds produced in theeruptions of Nyamuragira Volcano in Zaire as measured withADEOS/TOMS in December 1996. This is a good example of avolcano that erupts effusively, extruding lava and gases over a 1or 2 week period of time, as compared with many othervolcanoes that erupt explosively in less than a day. Nyamuragira
is a very active volcano with eruptive sequences occurring about
every 5 years (Krueger, et al., 1996). The latest eruption wascaptured by TOMS beginning December 1, 1996 and continuing
for two weeks. The first image (Fig. 1) on December 1 captured
the initial cloud of sulfur dioxide soon after the first eruption oflava. Peak SO2 amounts were near 500 m atm-cm (*1). The
location of the volcano is indicated with a red triangle in all theimages. No ash clouds are observed because of the effusive
nature of the Nyamuragira eruptions. On December 2, (Fig. 2)
the sulfur dioxide cloud has spread to a larger plume west of thevolcano with peak values of 80 m atm-cm. The eruption rate
diminished over the next week but then was renewed on
December 9 (Fig. 3) with a fresh plume found again to the west of
the volcano.
Because these are effusive eruptions, the sulfur dioxide isemitted to the troposphere where it is rapidly changed to sulfateaerosols. In a prior, larger eruption of Nyamuragira, theconversion time constant was found to be near 5 days (Krueger,et al., 1996).
*1) m atm-cm: A unit of total columnar atmospheric constituent (e.
g., ozone or sulfur dioxide) thickness at N.T. P. conditions.
1 matm-cm = 2.687 x 1020 molecules/m2
Literature:
Krueger, A. J., L. S. Walter, P. K. Bhartia, C. C. Schnetzler, N. A.
Krotkov, I. Sprod, and G. J. S. Bluth., Volcanic sulfur dioxide
measurements from the Total Ozone Mapping Spectrometer(TOMS) Instruments. Journal of Geophysical Research, Vol. 100,
D7, pp. 14057-14076, 1995
Krueger, A. J., C. C. Schnetzler, and L. S. Walter, The December
1981 eruption of Nyamuragira Volcano (Zaire), and the origin of
the "mystery cloud" of early 1982, J. Geophys. Res., Vol. 101, pp.
15191-15196, 1996.
Krotkov, N. A., A. J. Krueger, and P. K. Bhartia, Ultraviolet
optical model of volcanic clouds for remote sensing of ash andsulfur dioxide, J. Geophys. Res., Vol. 102, pp.21891-21904,
1997.