１．研究概要の説明
現在の火山学においては、個々の火山現象の概念的・定性的な理解は徐々に進んできており、観測データの残る過去の噴火と類似の活動であると、定性的な噴火予測が可能なこともある。これによって、火山噴火に対する様々な防災対策が講じられているのが現状である。しかしながら、噴火に至る過程、爆発的か非爆発的かと言う火山噴火の様式や噴火活動の推移や活動停止までの機構は完全には解明されていない。その理由は、火山噴火現象が極めて複雑な現象であることと、ひとたび発生すると大きな被害を及ぼす火山噴火であってもその発生頻度は少なく、噴火を挟んだ十分な期間の観測データがなかなか得られないことにある。特に、噴火前や噴火終息期の観測データの多くは、活発な噴火中の観測データに比べて注目されることが少なく、解析事例も少ない。火山活動に関わる現象の多くは、マグマの上昇運動やそれに伴う岩石の破壊等の物理現象と、マグマに含まれる成分の結晶化や火山ガスの相変化などの化学現象が絡み合う極めて複雑な現象である。このような現象の複雑さに加え、噴火までの多くの過程が直接観察できない地下で長期にわたって起こることから、観測データの蓄積が十分ではなく、また観測データの理解に必要な知見も十分とは言えず、火山活動の最中であっても現実に地下で何が起こっているのかを正確に把握できない状況に直面することも多い。つまり、火山現象の包括的な理解に至るまでの道のりは長く、当面はどのような火山に対しても利用できる科学的な噴火予測を実現できるようになるとは考えられない。
一方で、多くの火山を有するわが国では、2014 年御嶽山噴火で多くの犠牲者を出したことをはじめ、これまで多くの火山災害に見舞わられてきた。火山現象の包括的な理解を目指す研究を進めることももちろん重要であるが、既存の知見や技術の延長によって火山災害を少しでも軽減する研究開発を推進することは火山学の使命の一つと言える。これまでも、例えば 2000 年有珠山噴火のように、過去の噴火時の観測事例が残され、火山周辺の観測設備が進んでいる火山では、現在の火山学の知見を活用した、概念的な火山噴火モデルと精度の高い観測データから、火山噴火及びそれに起因する災害が発生する切迫性を知り、その情報を有効に活用し、火山災害を軽減することができた。このような切迫性評
価で要となるのは、これまで色々な火山において噴火前に現れた前兆現象や火山噴火の概念モデルから予測される噴火前の発生事象に基づき、対象とする火山での観測データによって火山内部の状態を把握することが最も重要なことである。その際、これまでになかった新技術を用いることや、噴火切迫性の比較対象となる高精度の観測データを平時から取得しておき、火山活発化の際の比較の材料となるデータを蓄積することが重要である。また、火山噴火様式は火山内部構造にも大きく依存するため、平時から火山内部の構造を解明しておくことも必要である。特に、水蒸気噴火により新たに火口ができる場合には、火山内部の構造は新火口の位置の推定に重要な情報を与える。
この課題では、噴火切迫性評価の高度化を目指す４つのサブテーマからなり、それぞれのサブテーマで、①新たな火山観測手法や火山体の内部状況の変化の即時的な把握を支援するツールを開発するとともに、②将来噴火する可能性の高い火山または噴火した際に大きな被害が予想される火山において、地下構造や平時の地殻活動を詳細に解析し、切迫性1

評価の基準となる基本的な情報を集積し、その時点での活動状況を把握する。と言う、２つのアプローチを行っている。各サブテーマとその概要は、以下のとおりである。
サブテーマ１「新たな技術を活用した火山観測技術の高度化」では、火山構造を知る新たな手法である宇宙線ミュオンを用いた火山透視技術の時間分解能を上げ、地表で観測される火山現象と火山体透視画像との対応を見出し、火山内部の透視像の時間変化から噴火切迫性を評価する新たな技術の開発をおこなう。
サブテーマ２「リモートセンシングを活用した火山観測技術の開発」では、噴火発生時には火口周辺に近づけないことを考慮し、遠隔から火山の状況を捉える２つの装置・手法の開発を行う。サブテーマ２－１「可搬型レーダー干渉計と衛星 SAR（合成開口レーダー）による精密地殻変動観測技術の開発」では、噴火推移の予測に有用な地盤変動を観測する可搬型レーダー干渉計を開発し、現用の衛星 SAR 解析結果と連携を図り、マグマ蓄積等の火山内部状態を把握する新たな技術を開発する。サブテーマ２－２「火山表面現象遠隔観測技術の開発」では、噴火時に噴出する火山ガス・噴煙・溶岩流を遠隔から色々な波長で観測し、噴火の状況を把握するのに有用な小型温度ガス可視化カメラを開発する。
サブテーマ３「地球化学的観測技術の開発」では、地下の状態変化をいち早く示す、噴気孔から噴出する火山ガスや温泉水溶存ガスのうち、マグマ起源の成分を定量するための同位体比測定をフィールドで可能にする装置を開発する。また、海底火山から放出される火山ガスの分析技術を構築する。
サブテーマ４「火山内部構造・状態把握技術の開発」では、近い将来に噴火する可能性の高い活動的な火山や噴火した際には大きな災害を引き起こすと考えられる約 10 火山において機動的な観測を実施し、平時の火山活動の精度の高い評価や詳細な地下構造を明らかにするための情報を取得する。また、その際に取得された観測データを用いて、火山体内部状態を即時的に把握することを支援するいくつかのツールを作成する。
この課題で得られた観測データや解析結果は、データベースとして保存するため次世代火山研究推進事業（以下、「本事業」という）の課題 A の課題責任機関に提供し、本事業の他課題にも広く活用していただき、火山災害軽減のために有用な技術の開発を協力して推進する。また、本事業の他の課題とも連携を取り、火山研究の推進を図り、個々の成果の深化に努める。さらに、火山研究人材育成コンソーシアムと連携をはかり、次世代の火山観測研究の担い手の育成に協力する。
上記のように、研究課題間だけでなく研究と人材育成の連携を進め、研究成果を火山災害の軽減に活かせるようにすることを目的として本事業を進める計画である。
（１）研究者別の概要(a) サブテーマ 1「新たな技術を活用した火山観測の高度化」
所属機研究
関・分担した研究項目
氏名
実施
部局・職及び研究成果の概要
期間名①ミュオグラフィ技術の高度化 R3.4.1
東京大
田中 宏幸に関わる研究開発 a．新たな技 ～学・地震術を活用した火山観測の高度化 R4.3.31に関わる技術開発 b．技術検討
2配分を受けた
研究費

間接経費

25,603,000

5,908,384

研究所
教授

会の実施②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ａ．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ｂ．技術検討会の実施③次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトの総合推進
ａ．課題Ｂ「先端的な火山観測技術の開発」の包括的な推進
ｂ．サブテーマ１「新たな技術を活用した火山観測の高度化」の推進 ④ミュオグラフィの正しい理解の社会への普及活動
a. ミュオグラフィの正しい理
解展 b. 大阪市立科学館普及啓
発 c. 公開講演会 d. ミュオグ
ラフィの正しい理解の社会への普及活動 e. WEB 等を活用した情報発信①a)自動処理システムの高速化、大容量化を進めた。2019
年、昭和火口から南岳火口への噴火推移のタイミングで昭和火口の下にプラグ様の高密度物質が形成されていることが分かった。更に、口径を拡大することで時間分解能を上げた結果、桜島において、噴火が収束する度に、火口底の下の密度が高くなっていることを確認した。このような現象が過去に複数回繰り返されたことを確認した。活発化した桜島南岳火口近傍におけるテフラマスの増減モニタリン
グに成功した。 B)技術検討会を実施した。 ②a)日毎のミュオグラフィ画像データ（高解像度画像）を機械学習（CNN）することで噴火判定を導出する技術（MuNET-2）を開発した。 その結果、判定性能が向上した。
AUC 0.726→0.761 。更に噴火が昭和火口から南岳火口へと推移したことに合わせて、AUC も逆転したことを確認した。
（2016 年〜2017 年データ）南岳火口 AUC=0.678 昭和火口
AUC=0.726 → （2019〜2020年データ）南岳火口 AUC=0.761
昭和火口 AUC=0.704 活動度の低い隣の火口でも比較的高いAUC 値が出ていることから何らかの形で連動していることが想定された。B)技術検討会を実施した。 3)本課題の分担責任者
会議を開催した。4) ミュオグ
ラフィの正しい理解の社会への3

普及活動 a) ミュオグラフィの正しい理解展を実施した。B)
大阪市立科学館でミュオグラフ
ィ観測装置並びに解説パネルを引き続き展示した。 C) 一般向け公開講演会を大阪府にて実施した。 D) ポスター制作などを行い、展示した。 E) WEB 等やバーチャルギャラリーを活用した一般への情報発信や普及啓発を行った。

東京大②ミュオグラフィ観測のデータ

学・医学処理の自動化に関わる研究開発部

ａ．ミュオグラフィ観測のデー

特任
林教授

直人

R3.4.1～R4.3.31

タ処理の自動化に関わる研究開－－－－－－

発ｂ．技術検討会の実施.
同上

特任准教授

吉川健啓

関西大

④ミュオグラフィの正しい理解

学・総合の社会への普及活動 a. ミュオ

情報学部

グラフィの正しい理解展 b. 大

教授

林 武文

R3.4.1～R4.3.31

阪市立科学館普及啓発 c. 公開
講演会 d. ミュオグラフィの正しい理解の社会への普及活動

ハンガリー科学ア
カデミー・ウィグナー物理学研究センター
グループ
リーダー

e. WEB 等を活用した情報発信①ミュオグラフィ技術の高度化に関わる研究開発 a．新たな技術を活用した火山観測の高度化に関わる技術開発 b．技術検討会の実施

R3.4.1～R4.3.31

Varga Dezso(b) サブテーマ２「リモートセンシングを活用した火山観測技術の開発」
4所属機関・部局・職名

分担した研究項目

氏名及び研究成果の概要
サブテーマ２の業務主任者を務めるとともに、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において、火山観測用可搬型レーダー干渉計の開発と計測実
験、衛星 SAR 自動解析システムの開発を担当した。

国立研究開発法
人防災科学技術
研究所・火山研究推進センター・研究統括小澤

同 主任研究員

實渕哲也

サブテーマ２の火山表面現象遠隔観測技術の開発の業務とりまとめを行うとともに、SPICUC、SPIC-C、ISH、SPIC-SS の開発とスペク
トル推定用データベース構築のためのスペク
トル計測を担当し、各装置のフィールドタイプの開発、SPIC プロトタイプによる火山試験観測、各装置の小型化に関する概念設計作
業、画像分光用小型干渉計の設計製作、斜め観測データによる、地熱地帯の温度分布、地形情報を推定する手法の開発及び大型試料スキャンステージの検討、構築、スペクトル計測を行った。

同 主任研究員

三輪学央

サブテーマ２の火山表面現象遠隔観測技術の開発のスペクトル推定用データベース構築のためのスペクトル計測を分担し、大型試料スキャンステージの検討、構築、スペクトル計測を行った。

同 契約研究員

長井雅史

サブテーマ２の火山表面現象遠隔観測技術の開発のスペクトル推定用データベース構築のためのスペクトル計測を分担し、大型試料スキャンステージの検拓

5

研究配分を実施受けた

期間

研究費

R3.4.1～80,678,000

R4.3.31

間接経費
18,618,000討、構築、スペクトル計測を行った。

同 契約研究員

姫松裕志

サブテーマ２の研究テーマのうち、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を行い、蔵王山、吾妻山の衛星SAR データ解析事例の結果を得たほか、可搬型レーダー干渉計の計測実験、可搬型レーダー干渉計による観測結果のシミュレーション手法に関する検討を行った。

同 契約研究員

河野裕希

サブテーマ２の研究テーマのうち、可搬型レーダー干渉計の開発に係る GNSS 観測の精度評価手法についての検討を行った。

国立大学法人東青木陽介

サブテーマ２の研究テーマのうち、衛星 SARによる精密地殻変動観測技術の開発に関する担当責任者を務めるとともに、PIXEL で共有している PALSAR、PALSAR2 データを本課題で利用するためのストレージサーバの運用を担当した。

R3.4.1～R4.3.31

4,291,000

奥山

サブテーマ２の研究テーマのうち、衛星 SARによる精密地殻変動観測技術の開発に関して、PIXEL グループの代表者として、本課題との連携、および、PIXELで共有している
PALSAR、PALSAR-2 デー
タを本課題で利用するためのストレージサーバの運用を担当した。

R3.4.1～－

京大学・地震研究所・准教授

気象庁気象研究所・主任研究官

哲

6

R4.3.31990,000－

(c) サブテーマ３「地球化学的観測技術の開発」
所属機関・部局・職名

氏名

東京大学
大学院総合文化研究科 教授

角野浩史

同 助教

日比谷由紀

同 特任研究員

小長谷智哉

同 大学院生

服部佑樹

分担した研究項目及び研究成果の概要

研究配分を実施

受けた

期間

研究費

間接経費

【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「火山ガス中マグマ起源成分観測技術の開発」を行い、各火山における平常時の火山ガス放出状況に関する知見を蓄積するともに、オンサイトヘリウム・二酸化炭素同位体比分析のための技術開発を進展させた。

R3.4.1～R4.3.31

16,676,520 3,848,427【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「水蒸気同位体比分析」を行い、噴煙中の水蒸気の水素・酸素同位体比から、火山ガス中のマグマ起源の水と地下水の混合比を明らかにするとともに、ドローン等に搭載して自動で噴煙を採取する装置の開発を進めた。

R3.4.1～R4.3.31

8,157,913 1,882,595【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「活火山の地球化学的モニタリング」を行い、箱根山、霧島硫黄山、草津白根山等において、従来の手法による火山ガスの採取・分析を繰り返し実施し、地震活動などに見られる火山活動の盛衰とともに火山ガス組成が変動することを明らかにした。

R3.4.1～R4.3.317,017,400 1,619,400【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「火山ガス中マグマ起源成分観測技術の開発」と「活火山の地球化学的モニタリング」において、各火山における火山ガス採取に協力した。

R3.4.1～R4.3.31－－【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「火山ガス中マグマ起源成分観測技術の開発」において、可搬型ヘリウム同位体比分析装置の開発にかかる助言を行った。

R3.4.1～R4.3.31－－

大学院理学系研
究科 准教授森 俊哉

東海国立大学機構名古屋大学
大学院環境学研
究科 教授

角皆 潤

同 パートタイ
ム勤務職員

伊藤昌稚

同 パートタイ
ム勤務職員

三歩一孝

東海大学
理学部 教授

大場 武

大学院総合理工学研究科 特定
研究員

沼波 望

理学研究科 大学院生

豊島誠也

気象庁・気象研
究所
火山研究部第三研究室 室長

菅野智之

同 主任研究官

谷口無我

大阪大学
大学院理学研究科 教授

豊田岐聡

7

神戸大学
海洋底探査セン
ター 教授

石橋純一郎

スペイン・カナリア諸島火山研究所
主任研究員
Pedro
Antonio
Hernández
Pérez【サブテーマ３】
サブテーマ３の研究テーマのうち「火山ガス中マグマ起源成分観測技術の開発」において、霧島山硫黄山における試料採取に協力した。

R3.4.1～R4.3.31－－【サブテーマ３】
2021 年 9 月に噴火が発生したス
ペイン領カナリア諸島のラパルマ島において採取した温泉ガス試料を提供したほか、草津白根山湯釜火口湖で過去に得られた二酸化炭素とヘリウムの同位体比を解析し、火口湖からの二酸化炭素拡散放出量が火山活動度のよい指標となることを示した。

(d) サブテーマ４「火山内部構造・状態把握技術の開発」
所属機関・部局・職名

氏名

東京大学・地震研究所・教授

大湊 隆雄

同・准教授

行竹 洋平

同・助教

小山 崇夫

北海道大学・理学研究院・教授

橋本 武志

同・教授

青山 裕

同・助教

田中 良

東北大学・理学研究科・教授

三浦 哲

同・准教授

山本 希

同・助教

市來 雅啓

東京工業大学・理学院・准教授

神田 径

同・講師

寺田 曉彦

分担した研究項目及び研究成果の概要
サブテーマ４の伊豆大島機動観測の準備を行った。また、伊豆大島の比較対象である三宅島の地下比抵抗構造解析を進め熱水系の詳細構造を得た。火山性地震活動総合解析システムの開発を進め、地震種別の自動判別に向けた機械学習手法の開発を進めた。事業を円滑に進めるために火山機動観測に必要な観測機器を計画通り導入した。また、課題
B 及びサブテーマ４の総括・他を行った。
サブテーマ４の有珠山機動観測を行い、地震活動、地盤変動、電磁気構造、土壌ガス分布を調査した。また、地下比抵抗・熱水流動解析システムの開発を東工大と共同で進めた。
サブテーマ４の蔵王山機動観測を行い、地下比抵抗構造、地震活動、地盤変動等の調査を実施し噴火切迫性評価に資する情報を得た。
また地震波動場連続解析システムの開発を進めた。
サブテーマ４の草津白根山
機動観測を行い、地下比抵抗構造、地震活動、地盤変動等の調査を実施し、噴火
8

研究実施
期間
R3.4.1～R4.3.31

配分を受けた
研究費
29,631,508

6,838,040

R3.4.1～R4.3.31

11,323,000

2,613,000R3.4.1～
R4.3.31

18,269,715

4,216,088

R3.4.1～R4.3.312,736,000

631,384

間接経費名古屋大学・環境学研究科・教授

山岡 耕春

神戸大学海洋底探査センター・教授

金子 克哉

九州大学・理学研究院・准教授

相澤 広記

同・教授

清水 洋

同・教授

松本 聡

同・准教授

松島 健

鹿児島大学・理工学研究科・教授

中尾 茂

同・准教授
神奈川県温泉地学研究所・主任研究員

切迫性評価に資する情報を得た。また、地下比抵抗・熱水流動解析システム、遠隔熱情報解析システムの開発を北大と共同で進めた。
サブテーマ４の火山性地震活動総合解析システムの開発に必要なデータの集積を行った。
サブテーマ４の霧島山機動観測を実施する九大に協力して、地質情報の取得を行った。
サブテーマ４の霧島山機動観測を行い、地下比抵抗構造、地震活動、地盤変動等の調査を実施し、噴火切迫性評価に資する情報を得た。
また、地震計アレイデータ解析システムの開発と進めた。地下比抵抗・熱水流動解析システム、遠隔熱情報解析システムの開発を東工大に協力して進めた。
サブテーマ４の霧島山機動観測を実施する九大に協力し、広域の地盤変動調査を行った。

R3.4.1～R4.3.31529,607122,217R3.4.1～R4.3.31524,170

120,962

R3.4.1～R4.3.312,288,000

528,000

R3.4.1～R4.3.31520,000

120,000

R3.4.1～R4.3.311,300,000

300,000

八木原 寛
本多 亮

サブテーマ４の箱根山機動観測データの解析を進め、比較的深部の地震波速度構造を求めることにより、噴火切迫性評価に資する情報を得た。

（２）研究実施日程(a) サブテーマ 1「新たな技術を活用した火山観測の高度化」
実

施

日

程

研究実施内容
4月

5月

6月

7月

8月

9月 10月 11月 12月 1月

2月

3月①ミュオグラフィ技術の高度化に関わる研究開発
a．新たな技術を活用した火山観測の高度化に関わる技術開発
b．技術検討会の実施△

9

②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
ａ．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
ｂ．技術検討会の実施△③次世代火山研究・人材育
成総合プロジェクトの総合推進
ａ．課題Ｂ「先端的な火山観測技術の開発」の

△

△

△

△

包括的な推進ｂ．サブテーマ１「新たな技術を活用した火山観測の高度化」の推進④ミュオグラフィの正しい理解の社会への普及活動
a. ミュオグラフィの正

△

しい理解展
b. 大阪市立科学館普及啓発c. 公開講演会△

d. ミュオグラフィの正しい理解の社会への普及活動
e. WEB 等を活用した情報発信(b) サブテーマ２「リモートセンシングを活用した火山観測技術の開発」
実

施日程研究実施内容
4月

5月

6月

7月

108月

9月 10月 11月 12月 1月

2月

3月

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
a．可搬型レーダー干渉計による火山性地殻変動検出に関する技術
開発
b．衛星SARによる火山性地殻変動データベースに関する技術開発② 火山表面現象遠隔観測技術の開発
a．SPIC-UC、SPIC-C、ISH、SPIC-SSの開発
b．スペクトル推定用
データベース構築のためのスペクトル計測(c) サブテーマ３「地球化学的観測技術の開発」
実

施

日

程研究実施内容
4月

5月

6月

7月

①火山ガス中マグマ起源成分観測技術の開発
a.プロジェクトの総合推
進b.マグマ起源ヘリウム・二酸化炭素測定に関わる技術開発②水蒸気同位体比分析
a.噴煙試料の水蒸気同位体比分析に関わる技術
開発
b.自動噴煙試料採取装置の製作

118月

9月 10月 11月 12月 1月

2月

3月

③活火山の地球化学的モニタリング(d) サブテーマ４「火山内部構造・状態把握技術の開発」
実

施

日

程

業務項目
4月

5月

6月

7月

機動的な観測及び電磁気構造探査による高精度な火山内部構造・状態の把握ａ．蔵王火山における機動観測ｂ．有珠火山における機動観測ｃ．伊豆大島における機動観測準備
ｄ．草津白根山における機動観測ｅ．霧島火山における機動観測ｆ．箱根火山における機動観測
火山噴火切迫度評価に有用な各種ツールの開発
ａ．地震計アレイデータ解析システムの開発
ｂ．地下比抵抗・熱水流動解析システムの開発
ｃ．火山性地震活動総合解析システムの開発
ｄ．遠隔熱情報解析シス
テムの開発
ｅ．地震波動場連続解析システムの開発③

プログラムの総合推
進

12

8月

9月

10月

11 月

12月

1月

2月

3月

ａ．課題「先端的な火山観測技術の開発」の包括的な推進
ｂ．サブテーマ「火山内部構造・状態把握技術の開発」の推進
ｃ．機動的な観測に利用する観測機材の整備
ｄ．課題Ａで取り組むデータ一元化への協力△△13