箱根火山大涌谷における噴気温度の連続観測
加藤照之 *1 ・宮下雄次 *1・萬年一剛 *1・菊川城司 *・原田昌武 *1

Continuous temperature measurements offumarolic gas at Owakudani in Hakone volcano, Japanby*1

Teruyuki KATO , Yuji MIYASHITA , Kazutaka MANNEN*1, George KIKUGAWA*1 and Masatake HARADA*1

1.

*1

し、遠隔で温度を計測する方法を導入するための実験をはじめに行うこととした。

火山活動の推移を監視するためには噴気温度や火口周辺域の地表面温度を正確に追跡することは大変重要である。たとえば、水蒸気噴火の前には地下にある噴気の通2.

温度計測システム路が閉塞するために噴気温度が低下する可能性がシミュ

大涌谷の噴気孔から噴出する火山ガスは、従来沸点レーションから示唆されており（Tanaka et al ., 2018）、以下のいわゆる温泉ガスであったが（萬年、2009）、噴気温度の連続観測が可能になれば水蒸気噴火の噴火準2015 年の噴火後はこの時新たに生じた噴気孔から噴出備過程の解明に大きな貢献をする可能性がある。箱根火するガスが沸点を超え、二酸化硫黄や塩化水素などの強山大涌谷では 2015 年のごく小規模噴火を含む火山活動酸性ガスを多く含むようになった。これらの噴気孔は半以来、活発な噴気活動が続いており、その活動をモニ径 100m 程度の地帯に数多く集中しており（図１）、何ターするために噴気地帯の数か所の噴気孔において噴らかの機器をこの付近に長期間にわたって設置して観測気温度の計測が月 2 回程度行われているが（萬年ほか、を実施するのは極めて困難であることは容易に察せられ2018）、計測間隔としては十分でない可能性が高い。加る。そこで、直接噴気に触れるセンサーはせいぜい数かえて、噴気活動がさらに活発化すれば接近できない可能月程度の耐用月数として使い捨てる一方、データ格納機性もあるため、遠隔測定が望まれる。そこで我々は、噴器は噴気孔から離れた位置に設置した厳重な密閉容器に気温度の連続かつ遠隔測定可能なシステムを導入するこ格納するという基本方針を立てた。また、データ回収のとを試みた。

際に、データ格納機器の密閉容器を開放せずに済むよう、火山における噴気や地表面の温度は主として赤外放射無線等を用いてデータを伝送することや、自律して計測温度計（赤外カメラ）を用いた遠隔測定によるものが多するために AC ではなく電池等の電源である程度の長期

くこの方式は火山活動の推移の監視に欠かせないツー間計測できることが必要であると考えた。

ルとなっている（例えば、Pinkerton et al ., 2002; 金子、

前記のような要求を満たす計測器として、T&D 社製。一方、火山体
2005; Laiolo et al ., 2017; 原田、2018）「おんどとり」を用いることとした。この温度計測シス内部から噴出する噴気温度を直接測定することは、火山テムは温度センサーとデータ格納のためのロガーから構体内部を探るために重要な物理パラメータと考えられる成され、多種類の温度センサーでの広範な温度の計測がが（例えば Diliberto, 2017）、これを赤外カメラで正確可能であり、特定小電力無線による遠隔収録や電話回線に計測することは難しい。最近角皆ほか（2013）は火を用いた Web 上での監視も可能である。センサー部や

1

山ガス中の水素分子 (H2) の水素安定同位体比（D/ H 比）

データ収集装置等は個別のモジュールになっていて、そが噴気温度に応じて変化する性質を利用した手法で噴気れぞれを購入して組み立てることになる。センサー部だ

温度を測定する新しい温度測定法を開発したが、まだ一けであれば数千円～ 2 万円程度と安価なため、数か月般的に使われるまでには至っていない。そこで、ここで程度の耐久性があれば使い捨てることも可能である。今は簡便な手法として温度センサーを直接噴気孔に設置

回は、噴気地帯での連続観測がどこまで可能かに焦点を*1 神奈川県温泉地学研究所〒 250-0031

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 51 巻 , 11-16, 2019－11－

当て、現地収録で試験的な観測を行うこととした。なお、したところである。同センサーを３つ用い、そのうち 2

データ収集は特定小電力による 100 ～ 150m 程度の遠つは噴気にあたるように噴気孔内にセットし、1 つはロ隔収集が可能な専用の収集機器を用いることとした。

ガーを入れた容器の中に置いた。データは現地に置かれ大涌谷の噴気温度は 2015 年の噴火以降、新たに生成た装置の内部に記録されるが、データを持ち帰るためにされた噴気孔において手動で計測されているが、これらは同社製の無線データ収集機（RTR-500DC）を用いた。

は 120℃から 140℃程度を示す場合が多い。しかしなデータ収集は特定小電力無線を用いることができるたがら場所によっては 160℃以上の高温を示すものもあめ、ロガーから 100m 以上離れた場所からでもデータり（萬年ほか，2018）、強い酸性を示すため、センサーの収集が行える。これを用いることで容器の蓋を開けるやロガーに特殊な保護が必要である。計測温度が 160ことなく、また２～３ヶ月程度に一度くらいの頻度でも℃以上の場合はこのシステムでは白金測温抵抗体あるい遠隔からデータを収集することができる。

は熱電対が必要であるが、ここでは試験的に実施するた噴気孔からは噴気が勢いよく吹き出しているため、おめ比較的安価なサーミスタタイプの温度計を用いるこんどとりのセンサーを噴気にさらしたまま固定することととして、同社製の水中用温度センサー TR-5530 を用は難しい。また、噴気孔の周りは溶融硫黄が飛び散るないた。同センサーのカタログ仕様を表１に示す。デー

ど過酷な環境にあるため、センサーとロガーを結ぶ配線タ格納部（ロガー）は前記のセンサーに対応する同社製の保護も必要である。そこで、２本の温度センサーと配RTR-502L を用いた。電源は、本体内蔵のリチウム電池線部を耐高温性、耐薬品性の高いフッ素チューブで保護が使用可能で、約 4 年間の連続稼働が可能である。サしたうえでフジパイプ（富士化工株式会社製）に通し、ンプリングは１秒～ 60 分まで 15 通りの間隔で選択可

パイプの両端はシリコン栓で封入した。このようにする能であり、データ数は本体内 16000 サンプルの保存がことでフジパイプを持って噴気孔の適切な位置にセンサ可能である。今回は 10 分毎のサンプリングとしたが、ーを挿入するとともに、配線の経路を安定的に保持する

これで本体内には 111 日分のデータが収録できる。こことが可能になった。2 本のセンサーの先端はパイプののロガーの仕様を表２に示す。図２はこれらをセット先端から 5㎝ほど露出させ、うち一本はシリコンシーラ

図1

大涌谷の噴気孔と蒸気井の分布（萬年ほか（2018）に加筆）。今回の実験には噴気孔 16-1 を用いた。データ収集地点は左上の展望台などである。

－12－

表1

T&D 社製「おんどとり」センサー TR-5530 仕様

表２

T&D 社製「おんどとり」ロガー RTR-502L 仕様

図２

T&D 社製「おんどとり」のセンサー（TR-5530）

図３

セットアップした温度計測装置（全体とセンサーとロガー（RTR-502L）をセットしたところ。ケーブ部の拡大写真）。パイプ先端にセンサーを 2 個取りル長は 3m。

付けてある。手前の箱に入れた密閉容器内に３個のロガーを格納。

ントで封入して保護した一方、計測温度に差異が出るかどうかを検証するためもう一本はシーラントで封入せず

16-1 から 130m ほど離れた展望台から無線を使用してフッ素チューブのみの保護とした。図３に先端の形状を遠隔収録により取得した。格納箱を覆っているシートを示す。

めくったり箱をあけたりする必要がなく、作業効率がよ

ロガーは 3 重に保護した。まず、ロガー２個をポリいほか、ロガーの保護のためにも都合がよい。また、特カーボネート製の密閉容器に格納し、もう一つのロガーに大涌谷は噴気地帯での調査のために特別な許可が必要と一緒に高密度ポリエチレン製の密封容器に除湿剤（オであるが、データ収録のためだけであれば立入規制区域カモト社製水とりぞうさん）とともに封入する。それを外からのデータ収録が可能であることも利点である。

さらにフッ素樹脂製のシート（ニチアス社製ナフロン

データの回収は 2 週間に一度程度の頻度で行った。設PTFE シート）で自作したボックスに入れた。図３はこ置以来、データは一ヶ月程度は順調に収録できていたが、の計測システムをセットアップしたところである。この6 月 18 日の現地確認では計測中の噴気孔の近くに新たように厳重にロガーを密閉してしまうと、遠隔データ収な噴気孔ができていることが判明した（図６）。また、録に支障がでるかと懸念されたが、室内テストで支障が7 月はじめには新たな噴気孔が拡大して温度計測装置がないことが確認された。

孔内に落下してしまい、観測できなくなってしまった。
図７に 6 月 20 日までの記録を示す。(1) 及び (2) が噴

3.

大涌谷における温度計測

気孔内のセンサーで、それぞれシーラント有、無を示す。

大涌谷には噴気孔が多数あるが、今回はそのうち駐設置後しばらくはいずれも 120℃前後の温度を示した。

車場付近から見通せる噴気孔 16-1 を選び、2019 年 5

これは別途手動で計測した値とほぼ同じである。設置直月 20 日に機器をセットした。セット時の写真を図４に後に温度が低下している部分は降雨によるものであるこ示す。図５は 6 月 5 日の様子である。データは噴気孔とが明らかであり、100℃未満を示していることから湯－13－

だまりの形成が示唆される。湯だまりは、6 月以前にみ4.

とめられたことはなかったが、噴気孔が拡大した 7 月「はじめに」で述べたように、火山における温度計測以降しばしば現場で形成が目撃されているので、何らかは多くが赤外放射によるものである。しかし、赤外観測の理由でこのころから噴気孔に地下水が流入するようにが導入された 1970 年頃より以前は温度センサーを用いなったのを、今回の計測装置で捉えた可能性がある。そた計測が行われていた。このような温度計による測定をの後、6 月 6 日にはセンサー (1) の温度が急上昇し、計火山活動を捉える目的で体系的に行った事例として諏測可能範囲である 155℃を超えてしまった。センサー

訪・田中（1959）による伊豆大島三原山における研究回りの状況が変化したものと思われるが詳細は不明であがある。三原山は 1950 ～ 51 年に大噴火があったが、る。翌 6 月 7 日から 6 日間にわたってセンサー（2）のその後の 1952 年頃から諏訪らは三原山火口内にできたみが降雨によると思われる温度低下がみられるのに対多くの噴気孔の温度を週１回程度の繰り返しで観測を行し，センサー（1）がそれには追随していない。また、った。用いた温度計は熱電対温度計（<1200℃）や棒状議論

16 日頃にセンサー（2）の温度が 20℃近くにまで低下したり，センサー（1）が 17 日頃に再び計測範囲に戻ってセンサー（2）と同じ温度を示すなど複雑な経過をたどっている。上述したように噴気孔の周囲が陥没するなどの環境変化が著しいためこれらが影響した可能性がある。その後、装置が落下して計測不能となったため原因も調査不能となってしまった。本稿執筆の時点で次の装置を準備中である。

図５6 月 5 日の様子。ブルーシートが噴気の物質で覆われて変色していることがわかる。

図６6 月 18 日にドローンで撮影した噴気孔 16-1 付近の様子。上部に薄くもやがかかったようになっている箇所が計測している噴気孔であるが、そのすぐ手
5 月 20 日に噴気孔 16-1 に温度計測装置を設置。

前に新たな噴気孔ができている。その右側にロガー（上）噴気孔脇の堆積した硫黄の山を穿孔してセン格納箱が置かれている。この撮影のしばらく後に新サーパイプを噴気孔に差し込み、（下）データ格納

しい噴気孔が拡大して温度計測機器が孔に落下して箱を噴気孔の外に置いてブルーシートで覆う。

計測不能となった。

図４－14－

図７

大涌谷噴気孔 16-1 の温度変化。(1) 及び (2) は噴気孔に設置した温度センサーの値でそれぞれシーラント有りと無しを、(3) はロガー格納箱内に設置した温度センサーによる測定値を示す。近傍の気象庁アメダス観測点の時間雨量も示す。
留点最高温度計（<200℃）であり、延べ 84 点で測定なってしまったことがあった。このため、図８に示したを行った。多くの観測は 1955 年頃までで終了している

噴気孔 15-1 以外の観測点でも、温度が上がった場合にようであるが、13 観測点では 1957 年まで続いたよう備え 155℃以上でも計測可能な熱電対や白金測温抵抗である。これらのデータ計測期間の途中の 1953 年 10体のようなセンサーを用いる必要があると考えられる。

月～ 1954 年 2 月、1955 年 12 月～ 1956 年 1 月など

噴気孔は必ずしも同じ場所に定在しているとは限らなには小規模な噴火が、またそのほか何度か噴煙活動などい。今回使用した噴気孔 16-1 の測定でも、設置後しばがあった。これらの活動に際して、温度がどのように変化したかについていくつかのタイプに分けており、火山活動の発生に先立って噴気孔の温度が急激に、あるいは徐々に上昇する現象を見つけている。一方、火山活動とは無関係に温度が下降したりあるいはほとんど変化しない場合もあるとのことである。
今回の箱根山における噴気活動に伴う噴気孔の温度計
測ではどのような変遷が見られるのであろうか。また、その変化がどのような火山体内部のマグマ活動や熱水活動のメカニズムを反映しているのか、是非とも知りたいところである。図８は 2019 年 7 月末までの大涌谷における温度計測の結果である。ほぼ 2 週間に一回程度現地での手動による計測を行っている。多くの噴気孔が 120 ～ 150℃程度であり、今回使用した温度センサ
ーの計測範囲内であるが、小規模噴火を起こした噴気孔

図８

大涌谷における噴気孔の 2019 年 7 月までの手動

15-1 は 160℃を超える温度を示している。今回、噴気による温度計測結果。今回のセンサーによる温度計

孔 16-1 で使用した温度計は 155℃までしか計測できず、測は最下段の噴気孔 16-1 で実施した。温度の単位

計測期間中に噴気温度が計測限界を超えて記録できなくは℃。

－15－

らくしてすぐ隣に新しい噴気孔が出現したために機器が参考文献

孔内に落下してしまい測定が出来なくなってしまった。

Diliberto, I. S. (2017) Long-term monitoring on a closed-

このような噴気孔の移動や新たな出現に備えて、ロガー

conduit volcano: A 25 year long time-series of

格納箱を噴気孔から離して置いたり、新たな噴気の出現

temperatures recorded at La Fossa cone (Vulcano

する可能性の低い場所に置く、などの工夫が必要だろう。

Island, Italy), ranging from 250°
C to 520°
C, J.

センサーの噴気孔への設置についても安定して長期間のVolcanol. Geotherm. Res., 346, 151-160.

噴気が計測できるよう改善を進めて行きたいと考えてい原田昌武（2018）大涌谷における熱赤外カメラによるる。さらには、本報告で活用している「おんどとり」の連続観測とその特徴温地研報告，50, 53-59．

システムでは電話回線を利用してデータをインターネッ

金子隆之 （2005）衛星リモートセンシングによる火山ト上で監視することが可能であるので、いずれはこのような方式を導入して研究室においても温度監視ができるようなシステムを構築していきたいと考えている。の赤外観測，火山，50，S233-S251.
Laiolo, M., D. Coppola, F. Barahona, J.E. Benítez, C.
Cigolini, D. Escobar, R. Funes, E. Gutierrez, B.
Henriquez, A. Hernandez, F. Montalvo, R. Olmos,

5.

M. Ripepe, A. Finizola (2017) Evidences of volcanic

おわりに噴気孔で噴出する過熱蒸気は地下数百ｍ付近にあるとunrest on high-temperature fumaroles by satellite考えられる熱水だまりから、浅部地下水の影響をあまり

thermal monitoring: The case of Santa Ana volcano,受けずに上昇しているものと考えられ、その温度を直接El Salvador, J. Volcanol. Geotherm. Res., 340, 170-

モニターすることは火山活動の監視及び予測に重要と考179.

えられる（Diliberto, 2017）。これまで月２回程度の現萬年一剛（2009）大涌谷噴気地帯における過熱蒸気—地観測（萬年ほか，2018）や赤外カメラによる遠隔観

その歴史と消滅の理由，温泉地学研究所報告，41,測（原田，2018）が行われてきたが、前兆変化が微弱

23-32．

な水蒸気噴火の予測のためには精度良い隔測連続監視が萬年一剛・菊川城司・宮下雄次・山口珠美・丹保俊哉・極めて重要であると考えられるので、今後装置に改良を

本間直樹（2018）箱根火山 2015 年噴火後の大涌加えつつ遠隔監視を導入し監視機能強化につなげていき

谷噴気地帯と噴気温度の変化，温泉地学研究所報たいと考えている。

告，50, 18-44．
Pinkerton, H., M. James, A. Jones (2002) Surface
temperature measurements of active lava flows on

謝辞
機器の開発にあたっては、大涌谷に関わる多くの関係者の方々にご指導・ご協力をいただきました。ここに記して深く感謝いたします。

Kilauea volcano, Hawai’i, J. Volcanol. Geotherm.
Res., 113, 159-176.
諏訪彰・田中康裕（1959）三原山の火山活動に関連する火口内の噴気孔温度の変動，火山第二集，3，107-118．
Tanaka, R., Hashimoto, T., Matsushima, N., Ishido T.
(2018) Contention between supply of hydrothermal
fluid and conduit obstruction: inferences fromnumerical simulations. Earth, Planets Space, doi:
10.1186/s40623-018-0840-6
角皆潤・小松大祐・中川書子 (2013) HIReTS 法を用いた火山噴気の遠隔温度測定：薩摩硫黄島における検証，火山，58(3), 443-459.

－16－