研究課題

研究期間担当者
目的（Ｖ課題）火山活動の監視・評価及び予測技術に関する研究
副課題１：地球物理学的手法による火山活動の監視及び評価技術
副課題２：地球化学的手法による火山活動の監視及び評価技術
副課題３：衛星解析等による火山噴出物の濃度・確率予測技術
令和６年度から５年間（５年計画第１年度）○火山研究部長
火山活動の監視及び評価技術、噴火現象の即時的解析・予測技術を高度化する。これにより、気象庁火山業務における噴火警報、噴火警戒レベルの判定基準、降灰予報、航空路火山灰情報等の改善に資する。
（副課題１）地球物理学的手法による火山活動の監視及び評価技術
多項目データの整理・解析を通じ、監視業務や噴火警戒レベルの判定基準等の活動評価・予測技術の高度化に資するとともに、監視データによる迅速な異常検知と活動状況把握、これらに基づく的確な噴火警報発表への寄与を目指す。
（副課題２）地球化学的手法による火山活動の監視及び評価技術
熱水系卓越型火山における水蒸気噴火発生機構の理解を深めることで火山活動評価技術の向上を進めるとともに、マグマ噴火卓越型火山における火山活動監視技術の向上を進め、火山活動の監視及び評価技術の高度化を目指す。

目標（副課題３）衛星解析等による火山噴出物の濃度・確率予測技術
噴火現象の即時的な解析技術及び予測技術の開発・改良を行うことにより、大規模噴火にも対処可能な降灰予報及び航空路火山灰情報の内容高度化に対応する。
地球物理学的手法及び地球化学的手法を用いた研究により、火山活動の監視及び評価技術を高度化する。また、大規模噴火にも適用できる噴火現象の即時的解析・予測技術の開発・改良を行う。
（副課題１）地球物理学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］多項目データの整理・解析に基づく監視・評価技術の高度化
気象庁及び各研究機関によって蓄積された多項目データをより実用的な観点でデータベースとして整理し、監視・評価業務での利活用を図る。さらに、監視業務や噴火警戒レベルの判定基準等の高度化へ向け、データベースに集約された多項目の大規模データを基に、火山活動状態の確率的表現を目指した新たな視点による評価手法の開発を進める。
［テーマ２］監視データ解析処理技術の開発
迅速な異常検知と活動状況把握、及びこれらに基づく的確な噴火警報発表を実現するために、地殻変動、震動をはじめとする監視・観測データの自動処理システムを開発する。また、観測データのノイズ除去手法の開発など、異常検知力向上のための手法改良を進め、これらに反映してゆく。
（副課題２）地球化学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］熱水系卓越型火山の活動評価技術の高度化
繰り返し水蒸気噴火を起こす火山を主な対象として火山ガスや熱水、火山灰等を採取・分析することで水蒸気噴火の発生機構や発生場を考察するとともに、非噴火期においても活動消長の評価に有益な化学的指標の探索及び観測手法の改良･開発を進める。
［テーマ２］マグマ噴火卓越型火山のマグマ活動監視技術の高度化
マグマ活動の高い火山に対する監視技術の高度化を目指し、火山ガス中に含まれる二酸化硫黄の放出率を高い時間分解能で把握できる地上及び衛星による観測・解析技術の開発と改良を行う。また、地球物理学的観測データとの統合的な解釈に取り組むことで、マグマ活動推移の可視化を進める。
（副課題３）衛星解析等による火山噴出物の濃度・確率予測技術［テーマ１］気象衛星・レーダー等による噴火現象の解析
気象衛星・レーダー等の観測データを用いて、噴火規模の即時的推定や火山研究の概要灰雲に含まれる火山灰量等、火山灰プロダクトの定量的解析技術を開発・改良する。
［テーマ２］火山灰濃度予測及び確率予測のモデル開発
火山灰プロダクト、大気場のアンサンブル予報及び移流拡散モデルを用いて、浮遊火山灰の濃度予測及び確率予測技術を開発・改良する。さらに新しい噴煙モデルを用いて、風の影響や傘型噴煙を考慮した浮遊火山灰及び降灰予測技術を開発・改良する。
（副課題１）地球物理学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］多項目データの整理・解析に基づく監視・評価技術の高度化
気象庁の現業監視データをはじめとする気象庁が蓄積してきた観測データや活動評価資料、気象研究所による伊豆大島観測データや SAR 解析データ、各研究機関による学術的知見等の多項目の観測・解析データを整理し、データベースを構築する。このデータベースを基に、過去事例検索・閲覧システムを開発することで監視・評価業務への利活用を可能とする仕組みを作る。また、データベースに集約された大規模データを基に、数理統計学的にパラメータごとの頻度分布及びパラメータ間の定量的な相互関係を調査するとともに、監視業務や噴火警戒レベルの判定基準等の活動評価・予測の高度化へ寄与する確率的評価手法を開発する。
［テーマ２］監視データ解析処理技術の開発
地殻変動の迅速な検知と変動源把握のために伊豆大島等のデータを用いてGNSS キネマティック解析システムの構築及び地殻変動源推定システムの開発を行う。また、現業監視データを用いて PF 法等の震源・震動源自動推定法を火山業務へ実装するための技術開発を行う。その他、監視・評価に資する、観測データに関する解析処理技術の改良を進める。
（副課題２）地球化学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］熱水系卓越型火山の活動評価技術の高度化
主に水蒸気噴火卓越型火山の活動の消長の評価監視技術の高度化を進めるた
め、噴気孔や火口等から直接採取した火山ガスや熱水の化学組成や安定同位体比、あるいは水蒸気噴火によって放出された火山灰の内容物や水溶性成分等の分析や装置による観測を実施し、熱水系の構造や火山性異常、水蒸気噴火の発生場･発生機構について地球化学的視点で理解を深化させる。
また、一部の火山については熱水系に含まれるマグマ成分の相対的な多寡を迅速に推定するための手法（選択的迅速分析法）を検討･開発し、火山ガスの化学的観測の簡便化･効率化を進め、監視評価技術を高度化する。
［テーマ２］ マグマ噴火卓越型火山のマグマ活動監視技術の高度化
マグマ活動の監視技術の高度化を目差し、噴煙中に含まれるマグマ揮発性成分の一つであり、火山活動の重要な指標となっている二酸化硫黄の放出率について、地上での連続観測や機動的な繰り返し観測に加え、衛星による観測データを用いることで測定の時間分解能を向上させる。
観測の複合化により必要となる定量技術の複合化では、観測手法間の精度評価を進めるとともに、気象場を用いた定量法を各観測データの定量解析に適用することによって、二酸化硫黄放出率の解析精度の向上を図る。
測定及び解析技術の開発を進めることで、これまで観測が難しかった火山における二酸化硫黄放出率の解析データをマグマ活動の基礎的情報として蓄積し、地殻変動等の連続的な地球物理学的観測データとの統合解釈を進め、時間変化するマグマの移動と揮発性成分の挙動の関係を定量的に評価する手法を検討することによって、マグマ活動推移の可視化を進める。
（副課題３）衛星解析等による火山噴出物の濃度・確率予測技術［テーマ１］気象衛星・レーダー等による噴火現象の解析
国内外の火山噴火事例を対象として、気象衛星ひまわり 8 号で観測された衛星データ等を用いて安定的に現業利用できる火山灰プロダクトのアルゴリズムを導入し、ひまわり 9 号による噴火検知、噴火規模の即時的推定、火山灰雲の実況解析、濃度予測に必要な解析値作成及び予測結果の相互検証に必要な解析研究の有 効性

令和６年 度
実施計画

技術を開発・改良する。
二重偏波気象レーダーと二次元ビデオディスドロメータ―（2DVD）による観測データを用いて、特に水物質の関与の大きい場合（曇天時等）の噴煙の解析を行う。また、噴煙の解析結果について、衛星による解析結果との比較検証も適宜行う。
［テーマ２］火山灰濃度予測及び確率予測のモデル開発
衛星解析による火山灰プロダクトを気象庁移流拡散モデルの初期値に用いて、浮遊火山灰の濃度予測技術を開発する。また、気象庁数値予報モデルによるアンサンブル予報を移流拡散モデルの入力値に用いて、浮遊火山灰の確率予測技術を開発する。さらに噴火の規模によらず、大規模噴火に対しても浮遊火山灰及び降灰予測が可能なように、風の影響や傘型噴煙を考慮した新しい噴煙モデル及び移流拡散モデルの開発・改良を行う。
・本研究の進捗により、火山現象に対する物理化学過程の統合的な理解が進み、火山活動の監視及び評価技術の一層の高度化が可能となる。加えて、大規模噴火にも適用可能な噴火現象の即時的解析・予測技術の開発・改良を行うことにより、気象庁火山業務における噴火警報・予報、降灰予報、航空路火山灰情報等の一層の適時的確な発表、及び噴火警戒レベルの判定基準の改善に貢献する。これにより、火山災害の軽減に寄与することが期待される。
・文科省「次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト」への成果の提供により、わが国の火山研究の進展や、火山研究人材の育成に寄与する。
・また、国際勧告への対応による航空輸送の安全等に貢献する。
（副課題１）地球物理学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］多項目データの整理・解析に基づく監視・評価技術の高度化
多項目の観測・解析データを整理しデータベースを構築するための設計及び環境整備を行う。また、近年、活動に変化のあった一部の火山を対象として、データベースの構築に着手する。
［テーマ２］監視データ解析処理技術の開発
地殻変動データ、震動データの自動・迅速処理手法の開発のための環境構築を行い、GNSS キネマティック解析システムや PF 法等の開発に取り組む。
干渉 SAR 解析について精度向上のための技術開発を実施するとともに、時系列解析について調査する。
自動・迅速処理手法の開発や監視・評価の高度化に資するために、伊豆大島にて地殻変動等の観測を実施する。
（副課題２）地球化学的手法による火山活動の監視及び評価技術［テーマ１］熱水系卓越型火山の活動評価技術の高度化
熱水系卓越型火山における熱水系の構造や火山性異常、水蒸気噴火発生機構を検討するために、吾妻山・箱根山・草津白根山・御嶽山等において火山ガスや熱水の化学組成や安定同位体比を分析・観測し、その活動推移を把握する。
熱水系に含まれるマグマ成分の相対的な多寡を迅速に推定するために着目すべき化学種や観測項目の調査･選定を進め、それらを選択的に分析する機器や分析条件等を検討する。
［テーマ２］マグマ噴火卓越型火山のマグマ活動監視技術の高度化
前計画で用いた二酸化硫黄カラム濃度計測装置（以下、装置と呼ぶ）をテレメータ仕様へ改装する準備のため、全般検査を実施し、一部の装置は測定部の交換を行う。
また、装置の一部を用いて軽量・小型化の現地収録型測器の開発に着手し、令和７年度以降に予定する観測のための地点選定も実施する。
これまでに装置で得られた観測データに対し気象場を用いた定量法の最適化を行い、二酸化硫黄放出率のリアルタイム解析手法の開発を進める。
極軌道衛星が取得した二酸化硫黄分布データを用い、わが国の火山地域の二酸化硫黄放出分布の定常的な場を明らかにする。
（副課題３）衛星解析等による火山噴出物の濃度・確率予測技術［テーマ１］気象衛星・レーダー等による噴火現象の解析

気象衛星ひまわりで観測された衛星データによる火山灰雲の解析に着手する。
2DVD による降灰の観測を継続し、降灰の基本的なパラメータ（粒径や粒子形状、落下速度等）を取得する。また、水物質の関与の大きい場合（曇天時等）の噴火検知技術開発のため、先ずは二重偏波レーダーによる噴火観測事例を用いた解析を行う。
［テーマ２］火山灰濃度予測及び確率予測のモデル開発
気象庁全球モデルのアンサンブル予報を用いて、火山灰の確率予測の開発に着手する。また、テーマ１の火山灰雲の解析結果を移流拡散モデル（JMA-ATM）の初期値に用いて、火山灰の濃度予測の開発に着手する。
大気風による噴煙の傾きや大規模噴火時に現れる傘型噴煙など、実際の噴煙でみられる現象の再現するために、各種保存則（質量、運動量、エネルギー）やマグマの物性を考慮した新しい噴煙モデル（NIKS-1D）の開発を進める。