火山 第 48 巻 (2003)
第 1 号 161῍167 頁

解説ῌ紹介

新しい地殻変動観測技術の噴火予知への適用
ῌ新技術による実績と明らかになった課題ῌ
村

亮῎

上

Application of New Technologies of Crustal Deformation Monitoring for
Prediction of Eruption ῌAchievements and Future Challenges
Makoto MJG6@6B>῎
1. は じ め に

連続観測による空間的῎時間的高密度な地殻変動把握ῌ

科学技術の進歩に伴いῌ さまざまな新しい技術が登場

合成開口レ῏ダ῏ (Synthetic Aperture Radar: SAR) によする῍ それらは質 ῎ 量ともに革新的なデ῏タをもたらる面的な観測ῌ また航空機レ῏ザ῏スキャナ῏による地

しῌ 自然に対するわれわれの知識を深めてくれる῍ しか

表形状計測技術などが登場しῌ 空間的にも時間的にも高しながら実際に火山現象の観測に応用する場合にはῌ 熱い分解能でῌ 高精度地殻変動観測を行えるようになっやガスにさらされる厳しい環境条件やῌ 電気や通信設備た῍ またῌ 特に GPS においてはῌ 観測および解析のリアの制約ῌ またデ῏タ取得や解析に要する時間などの制約

ルタイム性も格段に向上している῍からῌ 必ずしも期待通りの成果をあげてくれるとは限ら地殻が半無限の弾性体により構成されているという比ない῍ 新しい手法を定着させるためにはῌ 実際に観測に較的単純な仮定をおいて地殻変動を解析することによっ応用しῌ 場合によっては噴火時という自然条件的にも社てῌ 地下における力源の振る舞いを知ることが可能であ

会条件的にも極限的な状況の中でῌ 現実的に利用可能でる ῐ例えばῌ 山科ῌ 1997ῑ῍ それらから得られる火山学的あり有用な成果をもたらすかどうかの実証が必要であに重要な情報は次のようなものである῍る῍ 噴火予知に利用可能性のある技術についてはῌ 藤井

1. マグマ溜まりの位置と深さ(1997) が火山学の幅広い分野を概観しておりῌ 現在で2.

もῌ 項目について大きな修正が必要とは思われない῍ こ

マグマの移動とその量 ῐより深部からの供給
やῌ 噴火にともなう流出ῑ

こではそのフォロ῏アップの意味でῌ 実用化が比較的順

3. ダイク形成とその位置ῌ 深さῌ 厚さ調に進んだ技術の一つである地表変動の計測技術がῌ ど

ただしῌ 地殻変動観測は状態の何らかの変化を測定ののように実際の噴火の際の観測に応用されῌ どのような対象としているためῌ それがない場合にはῌ 仮にῌ 巨大効果をあげῌ また将来への課題がどのように残ったかになマグマ溜りが地下に静かに存在していても捉えることついて紹介する῍

はできないという大きな制約もあることにはῌ 常に注意が必要である῍

2. 地殻変動と噴火予知

これらの地殻変動観測の特徴を理解しながらῌ その有

地下のマグマなどの物質の動きに伴いῌ さまざまな変

効性を十分に発揮させてῌ 火山噴火予知に貢献する情報化が地表面に生じる῍ これらの変化はῌ 地下の物質の移を提供できる状況はῌ おそらく次のような場合であろ

動や応力の変化に対応しておりῌ 火山周辺の地殻変動のう῍

観測からῌ 地下の力源の様子を知ることができる῍ GPS

1.

対象とする火山でマグマの蓄積が進んでいる場合ῌ マグマ供給システムや蓄積レ῏トを理解する῍῎ ῒ305῍0811 つくば市北郷 1 番
国土交通省国土地理院地理地殻活動研究センタ῏Geography and Geodynamics Research Center, The
Geographical Survey Institute, 1-Kitasato, Tsukuba,
Ibaraki, 305῍0811 Japan.
e-mail: mccopy@gsi.go.jp

またῌ 過去の噴火における噴出量などがわかっている場合にはῌ 現在がおおよそどのステ῏ジにあるのかを知る῍
2. 対象とする火山で活動が始まりῌ ダイクが形成されたりῌ マグマや流体が移動している場合ῌ その位

村

162

上

置や深さを推定する῍

亮されたデῐタを電話線などを通じて中央局に送信しῌ 速

さらにῌ 将来への期待としてῌ リアルタイム観測が可

やかに測位解析計算を行ってῌ ほぼリアルタイムで観測能になればシミュレῐション技術と融合してῌ 新しい観局の位置の変化を連続的に観測することができるように

測デῐタを用いて次῏とモデルを更新しながら活動の推なった῍移を予測したりῌ 地震観測ῌ 地球電磁気観測などῌ 他のGPS 連続観測はῌ 防災科学技術研究所による先駆的な観測事実を統合させ総合的なモデルを構築して予測の信成果がありῌ 1989 年に伊豆半島東方沖で発生した手石海

頼性を向上させることが期待される῍ またῌ 過去の活動

丘の海底噴火に伴う地殻変動が見事に検出された (Shi-のパタῐンῌ 類似火山の活動パタῐンなどの情報をデῐmada et al., 1990)῍タベῐスとして収集῎体系化してῌ 検索により瞬時に参その後ῌ 国土地理院もῌ 1994 年に東海῎南関東地域に考事例を探し出しそれとの比較を行うことによりῌ 想定

110 点からなる連続観測点網を構築し連続観測を開始しするシナリオの選択肢を増やし効率的に取捨選択を行え

た ῒ多田῎他ῌ 1997; Miyazaki et al., 1997; 宮崎῎畑中ῌ

るようにすることも将来の重要な課題であろう῍

1998ΐ῍ その後何回かの拡張を経てῌ 現在では約 1000 点

もちろんῌ 現実の火山噴火予知の実践においてはῌ 上であげたような理想的な状況で予知の取り組みがなされるのではなくῌ さまざまな制約の中でῌ 可能な限り速や規模の観測網が全国を覆っておりῌ 2003 年 3 月末までに1200 点となる計画である῍

世界にも類をみない程に高密度なこの連続観測網によかに活動を理解しῌ 予測を行う努力がなされるのが実情

るデῐタからῌ プレῐト運動による日本列島の歪の蓄積である῍の空間分布が明らかにされたほかῌ 北海道東方沖地震ῌ

地殻変動はῌ これまでも噴火現象を理解する上での重三陸はるか沖地震などῌ さまざまな地震の Coseismic 地

要な観測項目として位置付けられてきた῍ 例えばῌ 1986

殻変動および余効変動の検出がなされている῍ またῌ 豊

年の伊豆大島噴火 ῒ橋本῎多田ῌ 1988ΐ や 1991 年の雲仙

後水道 (Ozawa et al., 2001), 2001 年東海地方などにお噴火において ῒ西῎他ῌ 1995ΐ 噴火のメカニズムを理解けるサイレントアῐスクエῐクも検出された ῒ小沢 ῎するための重要な情報を提供している῍ しかしῌ 従来の他ῌ 2002ΐ῍ さらにῌ 1998 年岩手山活動 ῒNishimura et al.,

観測手法はῌ 頻度やカバῐする空間的範囲に限界があっ2001a; 西 村ῌ 2002ΐῌ 2000 年 有 珠 山 噴 火 ῒ村 上 ῎ 他ῌた῍

2001aΐῌ 2000 年三宅島噴火 (Kaidzu et al., 2000; Nishi-

最近になりῌ 地殻変動観測技術はさらに飛躍的な進歩

mura et al., 2001b), 神津島近海地殻活動など火山活動を遂げῌ 観測の精度ῌ 頻度ῌ 空間分解能ῌ リアルタイムに伴う地殻変動が時間経過とともにモニタῐされῌ GPS性などがῌ 従来と比較して格段に向上している῍ 2000 年

はῌ 地震や火山活動などの地殻活動を理解するための不有珠山噴火や三宅島噴火はῌ このように地殻変動観測の可欠のデῐタとなっている῍

新兵器の準備がある程度整っていた段階で発生した῍ 新GPS 連続観測の特徴はῌ 連続的にしかも 3 次元的に地技術の成果を活用し噴火のメカニズムを理解し活動を予

殻変動を計測することが可能であることである῍ 火山活測する試みがなされῌ 相当の成果が上がったと思われる動に伴う地殻変動などῌ 変動が急速に進展する場合でがῌ それと同時にῌ 現段階の技術の限界や将来への課題もῌ 時῏刻῏ῌ 活動するマグマの動きに対応した地殻変も明らかとなった῍

動情報を検出しῌ 活動をリアルタイムに捉えることも可

以下においてはῌ それらの実例を紹介しながらῌ GPS

能となりつつある῍ またῌ 長期間のデῐタを解析するこ連続観測ῌ 衛星および航空機 SAR による地表観測ῌ 航とによりῌ 伊豆大島 ῒ村上῎他ῌ 2002ΐῌ 三宅島 ῒ2000 年

空機搭載レῐザῐスキャナῐによる地表観測などῌ 新し

噴火以前ΐῌ 桜島などῌ いくつかの火山においてῌ マグマ

い手法によりどのような情報が得られῌ どのように効果の蓄積過程と考えられる膨張性の地殻変動も観測されてをあげたかῌ またῌ どのような課題が明らかになってきいる῍ これらはῌ 対象火山のマグマシステムを理解する

たかをとりあげῌ 火山噴火予知における新技術の導入のための極めて重要なデῐタである῍

効果を検証する῍デῐタの観測精度はῌ 水平成分 1 cm 程度ῌ 鉛直成分2ῑ3 cm 程度であるがῌ 条件が整っている場合には数3. GPS 連続観測mm 程度の変動 ῒ水平成分ΐ の検出もできるようになっGPS はῌ 受信機で NAVSTA/GPS とよばれる米国のた῍ 現在はῌ 最速でも 3 時間に一回程度の計算頻度であ衛星からの電波を受信しῌ 受信アンテナの位置を正確にるがῌ 時間分解能には向上の余地がある῍ GPS の観測自求める技術である ῒ例えばῌ Leick, 1995ΐ῍ 現在ではῌ 観

体は最高毎秒 1 回行うことは難しくないのでῌ リアルタ測を行いたい場所に固定した受信機により連続的に観測

イムで連続的に観測῎解析することによりῌ より急激に新しい地殻変動観測技術の噴火予知への適用

163

変化する現象を追跡することも可能となりῌ 活動のダイなる解析グル῏プによる結果に若干の差異が見られた῍

ナミクスに対する理解がさらに深まることも期待されその後の検討によりῌ その差はῌ 主として地形と相関のる῍

ある大気伝播遅延による誤差の扱いの差であることがわ
かっている῍ 最近では地形と相関する成分を適切に取り

4. リモῌトセンシングによる観測除くことによりῌ 大部分の伝播遅延誤差が消去されῌ 結

GPS の空間分解能には限界があるためῌ それを補う形

果として信頼度の高い計測が可能であることが確認されでῌ 空間的に密なデ῏タ取得の手段として期待されているのがῌ リモ῏トセンシングによる地殻変動計測である῍ている ῐ藤原῎他ῌ 2000ῑ῍
干渉 SAR によってῌ 噴火間の定常状態にはマグマ供給システムの理解につながるデ῏タが得られることが期

そのうち合成開口レ῏ダ῏ (Synthetic Aperture Radar:

待される῍ またῌ 活動中はῌ 高頻度な繰り返し観測が実

SAR) はῌ 人工衛星や航空機から発射されたマイクロ波

施できればῌ ダイクの成長などῌ マグマの移動を追跡すの地上からの反射を数値的に解析処理しῌ 数 m から数るデ῏タが得られる῍ ただしῌ 衛星の場合はῌ 噴火にあ10 m の大きさの画素毎に強度と位相を測定する῍ 観測

わせて衛星軌道を直ちに変更することは事実上不可能でを繰り返しデ῏タを比較することによってῌ 対象物の位ありῌ 観測周期は数十日から一週間程度に固定されてい置の時間的な変化を捉えることができる῍る῍ このためῌ 緊急な観測を随時行ったりῌ それを繰り特にῌ 干渉 SAR はῌ 画素毎に位相の差をとることに返すことは難しい῍ 一方ῌ 航空機搭載型の干渉 SAR はよってῌ 1 cm 程度の精度で地殻変動を明らかにするこ衛星のような制約がなくῌ 高頻度に観測を繰り返すこととができる῍ 衛星搭載のセンサ῏を利用する場合ῌ 1 回が可能である῍ わが国の研究グル῏プによってῌ 航空機の観測で 100 kmῒ100 km 程度の広い範囲にわたってῌ

干渉 SAR の実用化に向けての研究が行われておりῌ 航

数 10 m から数 m に 1 点という高解像度で測定がなさ

空機の航路誘導技術や飛行経路推定技術が向上しῌ 干渉

れる῍ 航空機の場合はῌ 使用波長にもよるがῌ 通常ῌ 撮を常に確保することが技術的には可能となってきた ῐ宮

影範囲は衛星より狭いものの計測の分解能は高い῍

脇῎他ῌ 2002ῑ῍ しかしながらῌ 経費がかかることや専用

干渉 SAR はῌ 時期や軌道をずらせて取得した 2 つの観測デ῏タの比較から情報を得る῍ 同一の軌道から時期の航空機が必要であることなどῌ 実用化に向けての課題はまだ残っている῍を変えて地表を観測しῌ それらを比較することによって航空機搭載レ῏ザ῏スキャナ῏はῌ ヘリコプタ῏など

観測時期に挟まれる期間中に発生した地殻変動を 1 cmの航空機にレ῏ザ῏を搭載しῌ 地上を走査しながら発射程度の精度で面的に明らかにする ῐリピ῏トパス干渉ῑ

したレ῏ザ῏光の伝播時間を計測しῌ 地表の形状を明ら場合とῌ 位置をずらして機体に固定した 2 つのアンテナ

かにする手法である῍ 極めて高精度であることとῌ 樹木

を用いてῌ 一回の飛行で同時に観測する ῐシングルパスの影響を取り除いてῌ 直接の地表の形状を詳細に把握で干渉ῑ 場合がある῍ シングルパスではῌ 2 つのアンテナできることからῌ 植生に覆われて判別しにくい細かい火山のわずかな受信時間の差が地表の地形によることからῌ

地形を明瞭に観察できるほかῌ 繰り返し観測することにこの時間差を解析して地形 ῐ標高ῑ を面的に精密に ῐ標

よってῌ 地殻変動を面的に捉えることも可能である῍

高の精度が数 m 程度ῑ 明らかにする῍ 変動が大きい場合

2000 年有珠山噴火ではῌ 潜在溶岩円頂丘の成長の様子がには繰り返し観測からῌ 地殻変動 ῐ主に上下ῑ を明らか計測されῌ 噴火時でも観測が可能であることが実証されにすることができる῍ これらの手法によってῌ 地形変動た ῐ仲野῎他ῌ 2001ῑ῍

や地殻変動を面的に捉えることができῌ 変動が狭い地域に集中して発生したりῌ 複雑な空間パタ῏ンをとることが多い火山を対象とする場合ῌ リモ῏トセンシングはῌ
極めて有効な手段となる ῐ村上῎他ῌ 2000ῑ῍
これまでにῌ 伊豆大島のカルデラの沈降 ῐ村上῎他ῌ

5.

2000 年有珠山噴火において地殻変動観測の果たした役割
2000 年有珠山噴火はῌ 3 月 27 日の有珠山周辺の地震数の増加とともに始まった῍

2002ῑ やῌ 三宅島の火口陥没の時間推移の様子 ῐ長谷

有珠山周辺ではῌ 3 点の GPS 連続観測装置が山体を取川῎他ῌ 2000ῑ などがこの手法によって明らかになってり巻くように山頂から約 5 km の距離に配置されていいる῍ またῌ 1998 年の岩手山の活動においてはῌ 火山性た῍ 国土地理院はῌ 通常は 24 時間ごとの解析に加えῌと考えられる隆起のあとῌ Mj 6.1 の岩手県内陸北部地震

6 時間分のデ῏タを用いて 3 時間ごとに位置を計算しῌが発生したがῌ これらにともなう地殻変動も明らかにさ変動を追跡する緊急的な解析を開始した῍ その結果ῌ 地

れている ῐ西村ῌ 2002ῑ῍ この技術が登場した当初はῌ 異

震数が増加したのとほぼ同時にῌ 観測点間の距離の伸び

村

164

上

亮

が始まったことが確認された῍ この伸びは数日間継続して発生する ῑ浅いῒ 場合とῌ 広範囲に現れる ῑ深いῒ 場

た後ῌ 一転して急激な短縮を始めた῍ この直後の 3 月 31

合がありῌ マグマの活動を的確に捉えるためにはῌ 火山

日にῌ 最初の噴火が発生している῍ 地震数の急激な増加の周囲に展開する稠密な観測点の分布が不可欠であることともにῌ 地殻変動が観測されたことはῌ 地下においてとがわかった῍

マグマの移動が始まったことが強く示唆された῍

またῌ GPS は相当高密度に配置したとしてもῌ 点ごと

主として地殻変動デ῏タを用いて推定されたマグマのの離散的なデ῏タである基本的な制約からは逃れられ

移動モデルの一例を以下に紹介する ῑ村上῎他ῌ 2001aῒ῍ずῌ 狭い地域に集中して発生するタイプの地殻変動を見

マグマはῌ 3 月 27 日から活動を開始しῌ 有珠山のほぼ直逃さないためにはῌ 干渉 SAR やレ῏ザ῏スキャナなど

下の深さ約 10 km にあると考えれられるマグマ溜まり面的な観測と GPS 観測を組み合わせた形で観測を行うからῌ 地震を発生させながら 29 日ごろにかけて上昇しことが重要である῍ 特にῌ 機動的に観測できる航空機たと考えられる῍ その後 29 日から 31 日ごろまでῌ 山頂

SAR による観測が加わることが望ましい῍ このようなの下 2ῐ3 km の浅い場所にマグマが水平のシ῏ト状に観測῎解析を緊急に繰り返し実施することが可能になれ

貫入しながらῌ 山麓西側に出口を求めて上昇し噴火しばῌ 地下のマグマの移動をかなりの精度で速やかに推定た῍ マグマの本体は地表までは到達しなかったがῌ 地下

できῌ その情報に基づきῌ どの地点でマグマが噴出しうの極めて浅いところまで達し潜在溶岩ド῏ムを形成した

るかという予測に対して重要な情報を提供できる可能性

ことが示唆される῍

が開けると思われる῍

GPS で観測された最初の伸びはῌ マグマ溜まりからの有珠山噴火ではῌ 噴火の前に避難がなされたことやῌ

マグマの上昇に対応しῌ その後の短縮はῌ マグマ溜まり終息の判断が比較的早期になされて短期間で避難が解除の収縮と山頂直下のマグマのシ῏トの形成に対応していされたことからῌ 噴火予知が適切に行われた事例と考えると考えられる῍られる῍ GPS 連続観測を主体とする地殻変動分野の貢献

2000 年有珠山噴火についてῌ 噴火予知の観点から見るとしてはῌ 地下のマグマの移動を敏速に観測しマグマのとῌ 連続的な地殻変動観測とそれに基づくモデル構築を

移動を早期に確認したこととῌ 深部のマグマ溜りからの準リアルタイムに行う最初の機会となった῍ 一定の成果上昇は早期に停止しῌ 浅部への再度の供給の兆候がないが上がったと考えられる部分があると同時にῌ 課題がことを突き止めῌ 火山活動の終息の判断に資する材料を残っていることも明らかとなった῍

提供できたことが大きかったと考えられる῍ GPS 連続観

今回の活動において GPS 連続観測による解析結果が果たした大きな役割はῌ
1) 活動の開始時点において地震数の顕著な増加と同時に発生した地殻変動を準リアルタイムで捉えῌ 地

測の成果はῌ 従来から困難とされてきた火山活動の終息を判断するための重要な情報を提供することに大きな期待を抱かせるものであった῍
なおῌ ここまではῌ GPS の成果を主に紹介したがῌ下におけるマグマの移動が始まったこと強く示唆す2000 年有珠山噴火に際してはῌ リモ῏トセンシング技術

る情報が得られたこと῍も精力的に応用されῌ SAR ῑ浦塚῎他ῌ 2001; 藤井῎他ῌ

2) 有珠山の直近くだけではなく広く周囲に均等に分

2000; Tobita et al., 2001; 矢来῎他ῌ 2000ῒ やῌ レ῏ザ῏

布した観測点によってῌ かなり遠地 ῑ50 km 程度ῒ

スキャナ ῑ仲野῎他ῌ 2001ῒ による観測結果が報告されでも有珠山活動に伴う地殻変動が観測されῌ マグマている῍ これらはῌ 即時性の観点からはῌ 必ずしも満足

溜り ῑ深さ約 10 kmῒ の収縮が捉えられたこと῍ こできるものではないがῌ リモ῏トセンシング観測がもたの収縮は 4 月には停滞しῌ 地表での活発な水蒸気爆

らす地殻変動の空間分布の詳細さは他の手段では得られ発や隆起現象とは対照的にῌ マグマ溜りからの新しないものでありῌ 観測の機動性や解析の敏速性を向上さいマグマの供給はないことがῌ 早い時点で確認できせることにより噴火予知に十分貢献できる技術であるこたこと῍とが実証されたと考えられる῍があげられる῍ このような情報は防災上の判断を速やかに行う上で重要な情報となったと考えられる῍ しかしながらῌ 活動開始時点ではῌ 有珠山の周囲には山頂から

6.

2000 年三宅島噴火および神津島近海地殻活動において地殻変動観測が果たした役割

5 km の距離に GPS 連続観測点が 3 点しか配置されてい有珠山噴火の余韻がまだ収まっていなかった 2000 年なかったためῌ 力源の正確な位置が特定ができなかっ夏ῌ 最近のもう一つの大きな火山活動である伊豆諸島にた῍ 今回の活動でも明らかになったようにῌ 火山性の地

おける地殻活動が始まった῍ これはῌ 地震活動としても殻変動は力源の深さに応じてῌ 特定の狭い地域に集中し地殻活動としてもῌ 近年まれにみる大きな規模を持つ活新しい地殻変動観測技術の噴火予知への適用

165動である῍ これらの活動は顕著な地殻変動を伴っておる可能性が高いと考えられていた῍ 神津島と新島の距離りῌ GPS の連続観測によりῌ 伊豆諸島北部を中心としてが伸び始めたことによりῌ 神津島周辺における新たな噴広範囲の地殻変動が観測された῍ 地殻変動は房総半島や火も懸念されたためῌ GPS により変動の経過が注意深く

東海地域にまで及んでいる (Nishimura et al., 2001b)῍ まモニタ῏された῍ 結局ῌ 消長を伴いながらもῌ 10 月にはῌたῌ 直接の因果関係は必ずしも明らかでないがῌ 東海地

変動はほとんど収まった῍ ただしῌ 変動は現在も僅かで方ではῌ この活動による広域地殻変動が観測されῌ そのはあるがῌ 継続しておりῌ 両島の距離は緩やかに伸びて後しばらくしてῌ プレ῏ト境界上でゆっくりすべりが始いる ῐ2002 年 7 月時点ῑ῍ 変位量はῌ 2000 年 10 月の段階まりῌ その後も継続中であることも明らかになっているでῌ 神津島と新島の距離の伸びが 80 cm 以上に達しῌ まῐ小沢῎他ῌ 2002ῑ῍

たῌ 神津島の隆起は 20 cm を超えている῍

今回の活動域はῌ 島嶼部を中心にしているためῌ 活動

またῌ 今回の三宅島噴火活動においてはῌ 山頂部で巨域の大半を占める海域での地殻変動観測は大きな制約が大な陥没孔が出現しそれが拡大するという極めて特異なある῍ これらの地域ではῌ 従来から地震や火山活動が活現象が発生した῍ またῌ そこから放出されるガスは世界発であるためῌ この活動が始まる以前からῌ 三宅島῎伊の他の火山においても類例がないほど膨大な量である῍

豆大島にそれぞれ 4 点ῌ 神津島に 2 点ῌ 式根島ῌ 利島お

陥没孔の形成や継続する火山ガス噴出のメカニズムにつよび御蔵島に 1 点の GPS 観測点が設置され運用されて

いてはῌ 未だにその全容が明らかとなっていないがῌ 時いた῍ これらの観測点によりῌ 観測史上まれに見る地殻

間経過に伴う陥没の進行の様子を知ることはῌ そのメカ活動の推移を克明に観測することができた (Kaidzu

ニズムの解明と今後の予測にとって極めて重要であると

et al., 2000; Nishimura et al., 2001b)῍

考えられる῍

三宅島内にあった 4 点の GPS 点ではῌ 2000 年 6 月 26

陥没火口の地形計測はῌ 空中写真測量ῌ 航空機干渉

日の地震活動の発生とほぼ時期を同じくして急激な地殻

SAR, さらにレ῏ザ῏スキャナなどにより繰り返しおこ

変動が始まったことが観測された῍ この活動が始まる以

なわれῌ それらを集積することにより陥没孔の成長の様前にも三宅島の地下にあるマグマ溜りへのマグマの供給子が明らかにされた ῐ長谷川῎他ῌ 2000ῑ῍ 時間的に離散を示唆するゆっくりとした膨張と島の南西部の緩やかな的な観測であるのでῌ 時間変化の詳細な様子は不明であ隆起が観測されておりῌ 噴火に向けての準備が着実に進るがῌ 陥没の主要な期間はῌ 7 月 9 日頃から 8 月の初旬

んでいると考えられていた῍まででありῌ 8 月以降は拡大が余り進んでいない様子が地震の急激な増加以後ῌ 島の西半分の南北への伸張と南西部の阿古にある観測点の顕著な沈降を特徴とする変分かった῍ 9 月 28 日の段階ではῌ 陥没量が約 6 億立方
メ῏トルに達している῍動が見られῌ 阿古の直下から北西海域に伸びるダイクがさてῌ GPS の連続観測結果などを総合するとῌ 今回の形成されたことが示唆された῍ その後はῌ 島内の観測点

活動に伴う地殻変動はῌ 三宅島のマグマ溜りの収縮ῌ 三間の距離が急激に短縮する変動が 7 月から 9 月初旬まで

宅島西方海域やῌ 神津島近海のマグマの貫入ῌ さらに神の間ῌ 継続したがῌ 全島民の島外への避難のため停電と津島近海に存在するクリ῏プ性断層の組み合わせでῌ 地

なり観測が中断した 9 月中旬にはῌ 変動はῌ かなり鈍化

殻変動をほぼ説明できることがわかっている (Nishi-

していた῍ その後も緩やかな島の収縮が現在まで続いて

mura et al., 2001b)῍ またῌ これらの力源は震源の分布ないる῍ 2000 年 9 月中旬までの時点でῌ 水平変動はῌ 水平

ど地震活動に関するデ῏タとも整合的である῍ 各力源の変動で最大 80 cm, 上下変動で最大 70 cm ῐ沈降ῑ に達し

時間とともに変化する様子を GPS 観測により把握するた῍ 2000 年 8 月下旬頃からῌ 大規模な脱ガスが継続してことができῌ 地殻変動観測はῌ 火山活動の推移を理解すいるがῌ 脱ガス量と収縮には関連があるようにみえῌ 脱る上で有用な情報を提供できたと考えられる῍

ガスによるマグマ溜り内物質の体積減少を反映した収縮である可能性がある ῐ村上῎他ῌ 2001bῑ῍
さてῌ 最初三宅島で始まった地震活動はῌ その後北西

今回はῌ GPS 観測の思わぬ弱点も明らかになった῍ 通
常の GPS 観測点ではῌ 商用電源を用い GPS デ῏タの回
収には固定電話回線を用いているためにῌ 停電などの不の方向に移動した῍ 神津島の東方沖でも M6 クラスを含測の事態が発生した場合ῌ 観測ができないという問題をむ活発な地震活動がありῌ 7 月始め頃からはῌ 神津島と抱えている῍ 実際に三宅島では 2000 年 9 月初旬以降ῌ 全

新島間の距離が伸張する地殻変動が顕著となってきた῍

島避難のためῌ 電力の供給や電話による通信が停止しῌ

神津島ῌ 新島ῌ 式根島はῌ それぞれが火山でありῌ 神津

観測が継続できなくなった῍ このような状況にも対応す

島の北部を中心としてῌ 2000 年以前にも大きな地殻変動るためῌ 太陽電池と風力発電を併用した可搬型の GPSが継続して発生しておりῌ その原因が火山性のものであ

観測システムが開発されていた῍ 全島避難後に設置され

村

166

上

亮

た GPS 観測点にはῌ これが用いられている῍ 設置当初なったことが実証されῌ マグマの挙動を理解するためのはῌ 衛星によるデῐタ転送装置の不具合などにより観測新しい手段が加わった意義が大きい῍ ただしῌ 重力変化が途絶えることも多かったがῌ 現在ではその問題もほぼ

は上下地殻変動からも生じるのでῌ 重力観測と地殻変動克服されῌ 安定した観測が継続している῍ ただしῌ 多少

観測が同時に行われることが重要でありῌ 各種の観測がの不具合は生じῌ その都度現地での修理や調整が必要で総合的に行われる必要があることを示す一例である῍あるためῌ 完全な無人化運用にはまだ改良が必要である῍

7. まとめと今後への課題

今回の活動において GPS 連続観測による解析結果が果たした大きな役割はῌ

2000 年にはῌ 有珠山噴火ῌ 三宅島噴火ῌ 神津島周辺の火山性活動に伴う群発地震活動が相次いで発生しῌ 最新1) 活動の初期の時点において地震数の顕著な増加と技術を用いた地殻変動観測が火山活動の理解に極めて有ともに地殻変動の発生を準リアルタイムで捉えῌ 地

効であることが実証された῍ しかし同時にῌ これらの経下におけるマグマの移動が始まったこととῌ マグマ

験を通じてῌ 観測体制や解析の方法に改善すべき要素がは西方に移動しῌ 主要な活動は三宅島の西方海域にあることも明確となってきた῍

移ったことを強く示唆する情報が得られたこと῍
2)

観測についてはῌ 活動開始以前から火山周辺の稠密な7 月初頭から始まった神津島と新島の距離の伸張

観測網の充実させておくことῌ 活動開始後の降灰ῌ 停電ῌ

をいち早く確認しῌ 神津島東方沖海底にマグマの貫通信途絶などの障害に強いシステムであることῌ リアル入が始まったことを明らかにしたこと῍

タイム性をさらに高めることが必要である῍ さらに干渉があげられる῍ このような情報は防災上の判断を速やか

SAR, レῐザῐスキャナῐῌ 空中写真など面的観測を高に行う上で重要な情報となったと考えられる῍

頻度に実施しῌ 時間分解能ῌ 空間分解能の両面から総合

その一方でῌ 以下のような問題点も明らかとなった῍

的な観測が行われればさらに有効なデῐタが得られるこ

1) 島内が停電して以降ῌ GPS 観測に中断が生じ復旧となども明らかとなった῍

までに長い時間を要した῍
2)

解析についてはῌ 対象とする火山の噴火履歴による個

7 月に入ってからも三宅島島内では顕著な収縮が性῎特徴の把握ῌ 世界の類似火山の活動推移の理解ῌ 対続いていたが有効なモデルを提示できなかった῍ ま

象火山が活動を始める前の定常的な地殻変動の把握とマたῌ 山頂での噴火の発生やῌ 山頂カルデラの陥没ῌ

グマ溜りの位置やῌ 弱面の存在の事前の特定ῌ 傾斜ῌ 地

大量の火山ガスの発生などの展開を予見できなかっ震など他の観測デῐタを速やかに入手しῌ 総合的な解析た῍を行うことの重要性が明らかとなった῍3) 他機関によりῌ 地震ῌ 傾斜など関係する ῑ準ῒ リア

科学技術の進歩は目覚しくῌ 同様の新技術がこれからルタイム連続観測がなされていたがῌ 噴火活動中にも次῏と登場してくることが予想される῍ またῌ それは緊急に実施したモデル解析にはῌ これらを包含でき

火山学以外の分野からῌ 突然現れる可能性も高い῍ 例え

なかった῍ばῌ 今回紹介した GPS や SAR などῌ 本来火山観測を特これらについてはῌ 今回の経験を生かしῌ 観測システにめざして開発されたものではない技術が火山学に応用

ムの運用性῎信頼性を高める努力を続けることとῌ さまされ効果を発揮している῍ 今後もῌ 幅広い分野を視野にざまな観測の結果を総合的に火山を理解する体制を構築

入れて噴火予知に利用可能性のある技術の種を探す努力

することが必要であると考えられる῍が必要であろう῍ またῌ 既存技術の改良にも引き続き努

なおῌ 藤井 (1997) にはῌ 特に取り上げられてはいな

力してῌ 機動性や解析の迅速性を高めῌ より有効な手段

かったがῌ 三宅島の活動においてはῌ 絶対重力計によるとして成熟させてゆくことも重要であると考えられる῍

重力観測も行われた῍ 重力は地下の物質の移動を万有引

これらには引き続きῌ 藤井 (1997) が参考になる῍

力の変化として直接計測できるためῌ マグマの振る舞い

最後にῌ 改めて強調するまでもなくῌ 火山学はさまざを推定する場合に重要な観測デῐタを提供する῍ 絶対重まな専門分野が関係する総合科学である῍ 噴火予知をさ力計を用いることによってῌ 従来に比べ観測の信頼度がらに高度なものにするためにはῌ 個῏の専門分野におけ向上しῌ 地表で陥没が起こる前に地下ではすでに空洞がる最先端の技術を開発するのみならずῌ 往῏にしてῌ 一形成されていたことやマグマの流出に伴うと考えられる

見相矛盾する結果を与える個῏の専門分野の知見を統合

地下の物質の欠損に関する情報が得られたと報告されてしてῌ 総合的な火山像の構築につなげていく技術῎手法

いる ῑ古屋῎他ῌ 2001ῒ῍ 地震動の存在などῌ 環境条件がの高度化も必要である῍ 今後これらの課題が克服されῌ必ずしも良好でない火山近傍でも絶対重力観測が可能と火山に関するわれわれの理解が深まりῌ 噴火予知の技術

新しい地殻変動観測技術の噴火予知への適用もさらに向上することが期待される῍
引用文献
藤井直之 (1997) 噴火予知の新たな展開を求めてῌ噴火予測のための革新的観測手法῍ 火山ῌ 42, 467῍471.
藤井直之῎島田政信῎小林茂樹 (2000) 衛星搭載合成開口レ῏ダ῏による有珠山周辺の地殻変動の時系列
ῑ1992ῐ2000 年ῒῌ 日本測地学会第 94 回講演会予稿集ῌ
69῍70.
藤原 智 ῎ 飛田幹男 ῎ 村上 亮 ῎ 中川弘之 ῎Paul A.
Rosen (2000) 干渉 SAR における地表変動検出精度向上のための基線推定法と大気標高補正῍ 測地学会誌ῌ
45, 4, 315῍325.
古屋正人῎ 大久保修平῎ 田中愛幸῎ 孫 文科 ῎ 渡辺秀
文῎及川 純῎前川徳光 (2001) 重力の時空間変化でとらえた三宅島 2000 年火山活動におけるカルデラ形
成過程῍ 地学雑ῌ 110, 217῍225.
長谷川裕之῎ 村上 亮 ῎ 政春尋志῎ 松尾 馨 ῎ 小荒井
衛 (2000) 三宅島山頂の陥没地形の計測῍ 国土地理院
時報ῌ 95, 121῍128.
橋本 学῎多田 堯 (1988) 1986 年伊豆大島噴火前後の地殻変動῍ 火山ῌ 33, S136῍S144.
Leick, A. (1995) GPS Satellite Surveying 2nd edition. John
Wiley & Sons, N. Y., 560 p.
Kaidzu, M., Nishimura, T., Murakami, M., Ozawa, S.,
Sagiya, T., Yarai, H. and Imakiire, T. (2000) Crustal
deformation associated with crustal activities in the northern Izu-islands area during the summer, 2000. Earth
Planets Space, 52, ix῍xviii.
宮脇正典 ῎ 村田 稔 ῎ 村上 亮 (2002) 航空機搭載リ
ピ῏トパス干渉 SAR による地殻変動検出 . 地球惑星科学関連学会 2002 年合同大会予稿集ῌ V03῍002.
Miyazaki, S., Hatanaka, Y., Sagiya, T. and Tada, T. (1997)
The nationwide GPS array as an earth observation
system. Bulletin of the Geographical Survey Institute, 44,
11῍22.
宮崎真一῎畑中雄樹 (1998) 国土地理院 GPS 連続観測シ
ステムの概要῍ 気象研究ノ῏トῌ 192, 105῍131.
村上 亮 ῎ 飛田幹男῎ 矢来博司῎ 小沢慎三郎῎ 西村卓也῎中川弘之῎藤原 智 (2000) 合成開口レ῏ダを利用した地殻変動の検出とその地震῎ 火山研究への応
用῍ 地学雑ῌ 109, 944῍956.
村上 亮 ῎ 小沢慎三郎 ῎ 西村卓也 ῎ 多田 堯 (2001a)2000 年有珠山噴火にともなうマグマモデルῌGPS 連
続観測を主とする地殻変動デ῏タによる推定῍ 国土地
理院時報ῌ 95, 99῍106.
村上 亮 ῎ 西村卓也῎ 小沢慎三郎 (2001b) 2000 年 9 月以降の三宅島の収縮とガス放出との関係῍ 地球惑星科
学関連学会 2001 年合同大会予稿集ῌ V0῍033.
村上 亮῎奥山 哲῎藤原 智῎飛田幹男 (2002) 1986

167

年噴火以降の伊豆大島の地殻変動ῌ1986 年噴火の余効過程と次の噴火に向けての準備過程ῌ῍ 地球惑星科
学関連学会 2002 年合同大会予稿集ῌ V032῍023.
仲野公章῎清水孝一῎山越隆雄῎葛西勝栄῎中村 剛῎
秋山幸秀῎高貫潤一 (2001) 2000 年有珠山噴火時におけるヘリコプタ῏搭載レ῏ザ῏スキャナ῏による地形変化測定῍ 砂防学会誌ῌ 53, 6, 88῍94.
西 潔῎石原和弘῎加茂幸介῎小野博尉῎森 済(1995) GPS 測量による雲仙火山のマグマ溜まりの推定῍ 火山ῌ 40, 43῍51.
Nishimura, T., Fujiwara, S., Murakami, M., Tobita, M.,
Nakagawa, H., Sagiya, T. and Tada, T. (2001a) The M
6.1 Earthquake triggered by volcanic inﬂation of Iwate
volcano, northern Japan observed by satellite radar interferometry. Geophys. Res. Lett., 28, 635῍638.
Nishimura, T., Ozawa, S., Murakami, M., Sagiya, T., Tada,
T., Kaidzu, M. and Ukawa, M. (2001b) Crustal deformation caused by magma migration in the northern Izu
Islands, Japan. Geophys. Res. Lett., 28, 3745῍3748.
西村卓也 (2002) 伊東沖と岩手山における火山性力源による地震のトリガリング῍ 地学雑ῌ 111, 166῍174.
Ozawa, S., Murakami, M. and Tada, T. (2001) Timedependent inversion study of the slow thrust event in the
Nankai trough subduction zone, Southwestern Japan. J.
Geophys. Res., 106, B1, 787῍802.
小沢慎三郎 ῎ 村上 亮 ῎ 海津 優 ῎ 畑中雄樹 ῎ 鷺谷
威῎矢来博司῎西村卓也 (2002) 2001 年から見られる
東海地方の異常地殻変動 II῍ 地球惑星科学関連学会
2002 年合同大会予稿集ῌ G061῍017.
Shimada, S., Fujinawa, Y., Sekiguchi, S., Ohmi, S., Eguchi,
T. and Okada, Y. (1990) Detection of a volcanic fracture
opening in Japan using Global Positioning System measurements, Nature, 343, 631῍633.
多田 堯῎鷺谷 威῎宮崎真一 (1997) GPS でみた変動
する日本列島῍ 科学ῌ 67, 917῍927.
Tobita, M., Murakami, M., Nakagawa, H., Yarai, H.,
Fujiwara, S. and Rosen, A. P. (2001) 3-D surface deformation of the 2000 Usu eruption measured by matchingof SAR images. Geophys. Res. Lett., 28, 4291῍4295.
浦塚清峰῎梅原俊彦῎灘井章嗣῎佐竹 誠῎前野英生῎
松岡建志῎増子治信 (2001) 航空機搭載映像レ῏ダによる有珠山の観測 ῑ速報ῒ῍ 電子情報通信学会論文誌ῌ
J84-B, 134῍136.
山科健一郎 (1997) 火山とマグマ῍ 兼岡一郎῎井田喜明
編ῌ 東京大学出版会ῌ pp 107῍123.
矢来博司῎ 村上 亮 ῎ 飛田幹男῎ 中川弘之῎ 小沢慎三郎῎鷺谷 威῎西村卓也῎多田 堯῎藤原 智(2000) JERS-1 の干渉 SAR により得られた有珠山周辺の 2000 年噴火以前の地殻変動ῌ 日本測地学会第 94
回講演会予稿集ῌ 71῍72.