資料３－２次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト
総合協議会（第３回）
Ｈ３０．３．２６

課題B：先端的な火山観測技術の開発
課題責任機関： 国立大学法人 東京大学
共同実施機関： 国立研究開発法人 防災科学技術研究所

次世代火山研究推進事業に求められるもの• 直面する火山災害への対応

2014年9月御嶽山噴火の例

何が起こったかを観測から正しく判定
火山噴火推移予測• 火山噴火発生確率の提示
噴火の可能性が相対的に高くなったこと（切迫性）を評価する手法の高度化

長期予測
長期的には活動期に入っていた
一方，1979年噴火は有史初の噴火中・短期予測
18日前に火山性地震が群発し，異常を認知できた可能性がある
異常認知の確度を上げるには・ 異常検出技術の向上→これまでにない観測手法→観測現象と火山活動の関係解明
火山体構造，背景活動等の情報

直前予測
10分前には地下で水蒸気爆発が開始したことをデータが示している→即時把握：ツール開発

準信
備頼性 有用性

情報の信頼性，準備有用性（リードタイム）のどちらをどれ位重要視するか？
火山災害の軽減においては，噴火現象の解明や噴火予測技術の完成を待って対策・対応を考えるだけでなく，現有の知識や技術を伸ばして，現在直面する課題を解決するこ2とも重要である．

新たな観測情報・技術

課題D：火山災害対策技術の開発
課題C：火山噴火の予測技術の開発

課題B：先端的な火山観測技術の開発①新たな技術を活用した火山観測の高度化③地球化学的観測技術の開発②リモートセンシングを利用した火山観測技術の開発④火山内部構造・状態把握技術の開発

各種観測データ

課題A:各種観測データの一元化

課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ１：

新たな技術を活用した火山観測技術の開発
ミュオグラフィ技術の高度化に関わる研究開発
ウェブサイト

イベントモニター①
第2世代

大幅な軽量化

第3世代
カーソルに合わせて自動表示

イベントモニター②

大幅な高解像度化

ミュオグラフィ観測のデータ処理の自動化に関わる研究開発
ミュオグラフィの正しい理解の促進
ミュオグラフィの理解を深めるための展示の実施
2017年9月5日~11日 1000名の来場
大阪駅前
大型商業施設毎日リアルタイムに更新

日付変更ボタン桜島南岳
ミュオグラフィイメージ
モニター
ミュオグラフィで可視化できる部分を
薩摩硫黄島3Dモデルで説明

本日の第２世代桜島イメージ

桜島方向
開聞岳方向

ミュ
オグラフ
ィ自動処理
デ｜
タ閲
覧シス
テム
をW
EB
上に
実装

課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ２－１：

課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ２－１：

可搬型レーダー干渉計と衛星ＳＡＲによる精密地殻変動観測技術の開発
実施内容：火山活動の活発化が観測された場合等に、機動的に観測を行うことによって、面的かつ高頻度に地殻変動を把握することが可能なレーダー干渉計を開発する。さらに、火山研究や火山活動評価に役立てることを目的として、衛星SARデータから求まる地殻変動情報をデータベース化をする。

可搬型レーダー干渉計の開発：実験機を作製

概要図

ヘッド部

○ H30年2月現在（予定通りに進行）
・実験機製作（製作中）
・画像処理プログラム作成（作成中）
・実験局免許取得（業者免許取得）
・3月に電波無響室で精度評価

レール部○ H30年度計画
・解析ソフトウェア開発
・火山における初期実験・耐環境性能改良・車載型開発のための基礎実験

衛星SARによる地殻変動データベース：標準的解析手法における大気遅延誤差軽減手法を決定
Masterimage

衛星軌道に基づく位置ずれの計算

高精度マッチング

リサンプリング

干渉解析（コモンバンドフィルター）地形縞のシミュレーション

大気遅延誤差の軽減

電離圏遅延誤差の軽減

地形データをレーダー座標系に変換

地形データとSAR画像の位置合わせ

基線再推定

アンラッピング

Slave
image解析手順

ジオコーディン
グ＋

他の解析結果大気遅延誤差軽減手法適用結果○ H29年度実施内容
・数値気象モデルから大気遅延量を推定する手法について検討（アルゴリズム、使用データを決定（更なる検討も進めている））。
○ H30年度計画
電離圏遅延誤差軽減手法および時系列化に関する検討

時系列化（平滑化フィルターなし）

データベース

課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ２－２：

火山表面現象遠隔観測技術の開発（分光スペクトル画像計測）
H29年度計画の進捗状況
計画：a．SPIC-UC，SPIC-C，SPIC-SS，ISHの開発 （SPIC:小型温度ガス可視化カメラ）SPIC-UC:非冷却型赤外，SPIC-C：冷却型赤外，SPIC-SS:スペクトル推定型可視），ISH:画像分光前置光学系）

各プロトタイプのセンサ部が完成する予定．

進捗

ISHの開発SPIC-UCの開発

SPIC-Cの開発

LWIR波長域（8-14μm）非冷却型カメラ製作中，2018/2完成予定.

MWIR波長域（3-5μm）冷却型カメラ製作中，2018/2完成予定.

F1

SPIC-SSの開発
可視波長域CMOS型6バンドカメラ製作中，2018/2完成予定.

フィルター方式の評価装置
構築中，2018/3完成予定.
カメラ

Note PC

フィルター
光源

F2

フィルター内蔵BPF1 3040-4500nm
フィルター内蔵BPF2 3440-4075nm
F1:LPF:9000nm
F2:BPF:8370-8920nm BPF3 4000-5000nm
USB HUB

電動フィルター導入

6バンド 30fps
同期記録
高速記録
SSD

ISH評価用ブレッドボードモデル

計画：b．スペクトル推定用データベース構築（データ取得装置整備，スペクトル計測）
スペクトルデータベース構築
用画像分光装置を2018/2に導入予定．

試験計測

スペクトル推定手法開発（可視域の重回帰分析手法）―rkは300バンド5mm.

○ Vkは10バンドr＾kは 300バンド

火山岩のスペクトル計測

マルチバンド情報： ○ v k
参照スペクトル情報： ― rk
推定参照スペクトル： ・ r＾k

G=RVT(VVT)-1
推定値⇒ r^k=Gvk
R: 参照スペクトル行列
V: マルチバンドスペクトル行列（結果）10バンドのvkから画像分光装置 （室内用） 多重分光画像（流紋岩） 左図微小部のスペクトル 300バンドのrkが推定可能

25

拡散反射率 [%]

進捗

整備完了．スペクトル推定手法開発中．

積分球による拡散反射率計測

20

流紋岩

15105玄武岩
安山岩

0200 500 800 1100 1400 1700 2000 2300
波長[nm]

課題Ｂ
サブテーマ３：
課題B:先端的な火山観測技術の開発先端的な火山観測技術の開発
サブテーマ３「地球化学的観測技術の開発」

地球化学的観測技術の開発

伊豆大島火山における3He/4He分布

蒸気井(measured)(air-corrected)
温泉ホテル源泉 (measured)(air-corrected)
小清水源泉(measured)(air-corrected)

9

温泉ホテル源泉
5.4–6.2 (6.2)

65
4
32

噴火

1大気
2016201320
102007

2004

2001

1998

1995

東大観測井
1.2–1.6 ( – )

1992

01989

大津源泉
1.8–3.2 (5.1)

噴気
蒸気井
温泉抗井

1986

小清水源泉
4.5–5.6 (6.5)

マントル(8 ±1 Ra)
マグマ (6.2 Ra)

7

岡田3号井
1.2–2.6 ( – )He/4He (Ra)

北の山
0.8 ( – )

83

岡田5号井
1.9–2.1 ( – )岡田7号井3.8–4.1 (6.1)

Date 蒸気井の3He/4He
温泉ガスの大気補正3He/4He= 噴火前のレベル= 噴火時の大気補正3He/4He
 蒸気井へのマグマ起源ヘリウムの寄与はほぼ減衰。
 マグマそのものの3He/4Heは30年前から変化なし。

三原山噴気
1.0–1.4 ( – ) 沿岸部でも高い大気補正3He/4He
 次回、安全な場所で3He/4He比をモニタリング可？
大滝第24.2 (6.3)

単位Ra = 大気中3He/4He = 1.410–6
括弧内は大気補正3He/4Heの平均値）

大滝第1
1.6 ( – )

 次の噴火で起こりうる変化：(i) 蒸気井の3He/4He (ii) 大気補正3He/4He
（30年前の再現）

新たなマグマの貫入

既存のマグマからのガス放出量の増加

課題Ｂサブテーマ３：
課題B:先端的な火山観測技術の開発
先端的な火山観測技術の開発
サブテーマ３「地球化学的観測技術の開発」

地球化学的観測技術の開発

平成30年度の実施項目 （斜体太字は新規あるいは重点項目）① マグマ起源ヘリウム測定用自動ヘリウム精製・分離ラインの開発  自動分析システムの構築② 可搬型質量分析計を用いたマグマ起源ヘリウム検出の検討  3He用パルスカウント検出器の導入、簡易型ヘリウム精製膜の作成・検討③ 水蒸気の高感度同位体比分析システムの構築  噴煙試料の測定による検討④ 航空機等搭載用の自動噴煙試料採取装置の試作機の製作⑤ 底層水の採取・分析法の検討  pH・温度・濁度センサー付き採水器のテスト@鰻池
⑥ 平穏時のヘリウム・炭素同位体比データの蓄積@伊豆大島、草津白根山、霧島山硫黄山（課題Bサブテーマ4と連携）
桜島（課題Bサブテーマ1と連携）、九重山、阿蘇山、那須岳⑦ 定期的な噴気の採取と、化学組成と多成分同位体比の連続測定@箱根山、草津白根山、霧島山硫黄山②飛行時間型質量分析計“infiTOF”

36  63  54 cm, 48 kg

超高速ディジタイザー（109サンプル/秒）

妨害成分（HD）と完全に分離した3Heの検出

課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ４：

火山内部構造・状態把握技術の開発●人材育成コンソシアムとの連携

噴火切迫性評価手法の開発→ 噴火切迫性の高い火山での機動観測が鍵● 平成３0年度機動観測=>地球物理観測研究や観測から火山活動評価業務を行う人材の強化
平成28年度：霧島硫黄山水準測量
平成29年度：草津白根山電磁気観測実習

１．草津白根一部前倒し

霧島倶多楽

２．蔵王火山一部前倒し

箱根

三宅島

草津白根

蔵王

H28
H29

H30年度実施予定

H30
H31
H32
H33

● 緊急観測訓練
次回の噴火が近いと考えられる伊豆大島で地震計アレイ観測，火山ガス連続モニタリングの開始，人材育成コンソシアム臨時観測実習等を他課題とも連携して実施予定．

準備：
東京大学地震研究所 共同利用研究集会「伊豆大島，三宅島の次回の噴火を考える」
平成29年12月25～26日に実施．参加者：131名課題Ｂ 先端的な火山観測技術の開発 サブテーマ４：

火山内部構造・状態把握技術の開発● 機動的観測（霧島山硫黄山・倶多楽火山・箱根火山）
水蒸気噴火の発生場（活動と構造の関係）
熱水変成した粘土鉱物
地表近くの難透水層
霧島山硫黄山での現況との対比
水蒸気の蓄積： 圧力源
微動，T型地震： クラック振動
地震： 間隙圧の上昇
水蒸気噴火発生： 難透水層の破断？
倶多楽での噴火ポテンシャル評価
難透水層の分布 →将来の火口の場所
難透水層のサイズ →精密な評価の基礎資料
大局的な構造 ⇒ 高度な３次元解析（PDとRAの雇用）
箱根火山の地震波速度構造（データ収集中）→ 深部マグマ溜まりとの関係● 噴火切迫度評価に有用なツールの開発
地震計アレイデータ解析システム
比抵抗・熱水流動解析システム
3D構造解析導入準備

火山性地震総合解析システム
地震波形特徴抽出アルゴリズム開発

遠隔熱情報解析システム
火口湖水サンプリング機構開発

地震波動場連続解析システム
地震波逆伝搬解析プロトタイプ

プロトタイプ完成