火山 第 61 巻 ( 2016)
第 1 号 199-209 頁

総 説

噴火シナリオと確率論的予測
中 田 節 也＊（2015 年 10 月 26 日受付，2016 年 1 月 5 日受理）

Eruption Scenarios and Probabilistic Forecasting
Setsuya NAKADA＊
Deterministic eruption scenarios may mislead taking countermeasures for coming hazards. Preparing the event tree
covering all phenomena which may happen in future eruptions even with low probability for the volcano is important not
only for forecasting eruptions but also for disaster prevention. Eruption event trees can be prepared in various concepts,
for example, eruption type, scale, hazard type, impact direction or area and so on. The probability tree is the event treeequipped with probabilities for the branches. Probability trees by USGS and European scientists include the cumulative
trees, trees based on scientistsʼ elicitation and Bayesian trees. Introduction of the eruption event trees into the Japanese
volcanologist community began around 2009. Then, event trees were prepared for Izu-Oshima, Miyakejima,
Sakurajima, Usu, and Izu-Tobu volcanoes. Reasons for branching and time scales of events were also discussed andshown on the event trees together with probabilities. The event tree for Sinabung volcano, Indonesia, as an example oflava dome-forming eruptions was drawn in 2011, based on the geological study. On-going lava dome/flow eruption at
this volcano just followed the most probable scenario. For Sakurajima volcano, a conceptual event tree was drawn forunderstanding the anomalies controlling the eruption scale.
Key words : event tree, probabilistic tree, conceptual event tree, eruption rate

1．は じ め にになりうる．

火山噴火は極めて複雑な物理現象であり，火山ごとや，本論では，欧米で先行して導入されている噴火のイベ

一つの火山でも噴火ごとに異なる現象を示す．噴火に共ント・ツリーとその確率的考察について簡単にレビュー通した物理プロセスを完全に理解することは現在の科学

し，最近，日本において地震火山噴火予知研究（観測研では不可能である．しかし，噴火しそうな火山がいつご究計画推進委員会，2010, 2012, 2013）の中で進めてきた

ろ噴火しそうか，何処から噴火するのかについては，監噴火シナリオについて解説的に紹介する．

視観測が十分な密度で行われている火山については，事前に起こる異常現象を捉えてある程度予測することが可
12．噴火のイベント・ツリー

能になっている ．ただし，噴火の規模，様式，継続期間

Newhall and Hoblitt (2002) は噴火事象群を系統樹（イといった噴火推移の予測は困難を伴う．さらに，防災面

ベント・ツリー）として表現し，それぞれの枝の分岐にからは，噴火のタイプ（ハザードの種類）とともに，そついて確率を導入できることを示した（プロバビリ

れらが及ぶ可能性のある距離や方向などのリスク情報に

ティ・ツリー）．そこでは，イベント・ツリーは噴火の前ついても検討することが要求される．幸いなことに，こ兆から始まり，噴火現象，噴火の規模，距離，区域，被れまでに蓄積された火山学的知識や観測の経験があるた

害などのより特殊な現象へと進む．分岐として取り上げ

め，火山ごとの噴火の癖や火山間に共通する規則性があられる現象は，それぞれ対象とする火山で，過去の噴火

る程度存在することが分かっている．これを活用して，履歴や火山学的知識を考慮して，ありえそうなものを採ある程度の確度を考慮したより俯瞰的な噴火予測が可能

用することになる．系統樹の最後の確率は，最初の分岐＊〒113-0032 東京都文京区弥生 1-1-1
東京大学地震研究所
Earthquake Research Institute, The University of Tokyo,

1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japan.
e-mail : nakada@eri.u-tokyo.ac.jp

200

中田節也

の確率から最終事象までの枝の確率の積で表されること年から 25 年まで，文部科学省科学技術・学術審議会の下になる．ここでの基本的な考えは，噴火危機の間に起こに実施された「地震及び火山噴火予知のための観測研究

りそうなハザードとリスクを全て網羅していることであ3計画」
において噴火システムの中で噴火シナリオが取る．確率を推定するには複数のデータセットが使用されり上げられ，そこでは，る．USGS の火山災害援助プログラム (VDAP) で採用し『より高度な火山噴火予知を目指して，噴火規模，様式，ている方法は，できるだけ多くのデータセットを利用し，推移の予測を行うためには，噴火シナリオ（予想される分岐ごとに使うデータセットについて検討専門家チーム

噴火前駆現象や噴火活動推移を網羅した噴火事象系統

全体で合意して確率を求める方法である (Newhall and樹）を作成することが有用である．そのため，地震・火Pallister, 2015)．Fig. 1 にはメラピ火山の 2006 年噴火の山現象に関するデータベースを活用するとともに，地質際に作成されたプロバビリティ・ツリーの例を示す．こ

調査・解析によって明らかにされた噴火履歴を参照して，のプロバビリティ・ツリーは噴火実績から積算確率を算

噴火シナリオを我が国の主要な活火山について順次作成

出したもので，2010 年噴火でも用いられた．

する．また，過去の噴火時の観測データの再検証や研究

それに対してヨーロッパで使われているのは，検討専

成果を取り入れて噴火シナリオを高度化する．活動的な門家チーム員全員の確率予想を集める方法である．そこ火山について，観測データと噴火シナリオに基づき，火では，メンバー個人の経験や対象火山の熟知度などをも山活動の現状を評価し推移予測を試行する．』とに，個々のメンバーの信頼性に重みをつけている．そとされた．その中で，（ア）噴火シナリオの作成と（イ）のため，チーム全員が関与した確かさと不確かさが考慮

噴火シナリオに基づく噴火予測が試行された．噴火シナされた結果となる．例えば，モンセラート島のスフリ

リオという言葉はこの時に噴火事象系統樹，すなわち噴エールヒルズ火山では，噴火の前兆が発生した時から，火の事象系統樹（ここではイベント・ツリーとする）のプロバビリティ・ツリーを作成している (Fig. 2) (Aspinall

意味で使用した．一方で，気象庁など防災関係機関は，

et al., 2002)．ま た，Marzocci et al. (2004) の 方 法 BET

2007 年の噴火警戒レベルの導入に伴って，過去の代表的(Bayesian Event Tree) は，ベイズ統計理論に基づき確率な噴火の推移とそれに伴う観測事象と防災対応を連動さ評価を行うものである．BET はその時の観測事実に依せたものとして「噴火シナリオ」を導入した．このため，存する手法で，観測項目ごとにそれぞれ重み付けをし，シナリオという言葉の本来の意味と，気象庁などのシナ分岐ごとに確率分布を求めて，どちらかの枝に進むかを

リオの使われ方があったため，噴火シナリオはかならず判断するものである．例えば，地震発生回数，最大マグ

しも「イベント・ツリー」の意味では理解されていない．

ニチュード，歪み，火山ガスの有無，噴気温度などにつ本論文では，噴火シナリオを可能な噴火が俯瞰的に見らいて評価の指標を設け，観測項目の評価値を全部掛け合

れるイベント・ツリーとして定義し，それぞれの現象のわせて確率密度分布を求め，その確率によって分岐を判頻度とある程度の分岐判断が分かるものを指して用い断する．BET の考え方は，多数のパラメーターを扱ってる．

いる点では，Aspinall et al. (2002) に類似した面もあるが，また，平成 26 年度から開始した 5 カ年の研究計画「災BET の方が取り扱っている構造が明らかで透明性があ害の軽減に貢献するための地震火山観測研究の推進につるといえる．

いて」4 では，前期の計画を引き取る形で，噴火シナリオのより高度な理解をするため，

3．日本での噴火のイベント・ツリーの発展『事象系統樹の高度化による火山噴火予測に引き継が

日本では，イベント・ツリーをもちいた噴火シナリオ

れている．そこではこれまで作成してきた幾つかの火山の検討は国土交通省による防災計画2 などで見られるの噴火事象系統樹に，最新の噴火履歴の情報や，マグマが，火山研究者が中心になって研究し始めたのは，地震・供給系の進化に関する知見を加え，噴火事象系統樹の高火山噴火予知計画の中で 2009 年頃からである．平成 21度化を行う．現在の火山学的知見及び本研究計画から得

1

科学技術・学術審議会 (1998) 第 6 次火山噴火予知計画の推進について（建議）．
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/predict/kazan98.html
2
国土交通省砂防部 (2007) 火山噴火緊急減災対策砂防計画策定ガイドライン．
http://www.mlit.go.jp/river/press_blog/past_press/press/200701_06/070427/gaid.pdf
3
科学技術・学術審議会 (2008) 地震及び火山噴火予知のための観測研究計画の推進について（建議）．
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu6/toushin/1218060_1933.html
4
科学技術・学術審議会 (2013) 災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画の推進について（建議）．
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu6/toushin/1341559.htm

噴火シナリオと確率論的予測

201

Fig. 1. Probability tree for the activity of Merapi volcano, prepared in June 2006 (Pallister et al., 2013). The cumulative
probabilities are shown in the boxes and are the product of the individual probability. Values beneath the boxes are theindividual probabilities for the particular event not related to the probabilities of the previous steps in the tree. Actual courseof eruption in 2006 is shown in heavy lined boxes. #1 to #5 indicate different areas impacted or scales of eruption. Branches
are prepared in terms of lava extrusion rate, pressurization within the dome or the upper conduit and eruption scenarios.

202

中田節也

Fig. 2. Probability tree for the activity of Soufrière Hills volcano, Montserrat, prepared in the early stage of eruption(Aspinall, 2006). A broad solid arrow indicates the actual course of eruption. The expert elicitation for forecasting was carried out two times on 30 March and 27 August 1996. The end branches of this tree summarize theanticipated relative probabilities of potentially lethal pyroclastic flow and surge (PF) hazards in different areas.

られる成果に基づいて，火山噴出物の特性や観測データ

評価文になっている．実は，この流れは，実質的にはヨーと，噴火事象の分岐の関係からその機構を明らかにし，

ロッパで行われている専門家の投票によるプロバビリ

噴火予測に結び付く事象分岐論理を構築する．』

ティの考え方と一部共通したものがあるとみなすこともとしている．

できる．前者はどちらかというと決定論的なプロセスであるのに対して，後者は意見分布を数値化した確率論的

4．日本とヨーロッパにおける噴火予知の現状なものである．しかも，後者は追跡性と透明性があり，著者らが噴火予知研究で扱った噴火シナリオは，枝に現状だけでなく発展する噴火現象についてもある程度俯

発生頻度確率を付したイベント・ツリーのことであり，瞰的に評価している点が特徴である．また，予知連での噴火の前兆から始まり，噴火現象，噴火の規模，距離，

会合は危機がより切迫してから活動評価のために集まる

区域，被害などのより特殊な現象へと進むものである．

のに対して，ヨーロッパで行う確率評価は，長期的と短そこでは，対象とする火山で，過去の噴火履歴や火山学期的に実施していることも特徴であろう．例えば，モン的知識を考慮して，ありえそうな事象を採用した．基本

セラート島スフリエールヒルズ火山の場合には，Fig. 2的な考えは，噴火危機の間に起こりそうなハザードとリで示したように，噴火の危機ごとに集まって専門家の意

スクを全て網羅していることである．この段階では，類見投票を行った．

似火山の噴火の実績を考慮していない．
例えば，気象庁長官の私的諮問機関である火山噴火予5．主要な火山のイベント・ツリー

知連絡会（以下，予知連）においては，噴火危機に際し

5-1て，定例会の他に，臨時会議あるいは拡大幹事会などを日本で火山研究者が中心となってイベント・ツリーを

伊豆大島と三宅島

開催し，各観測機関から持ち寄られた観測情報を検討し本格的に作り始めたのは，2008 年に火山噴火予知連絡会

意見交換を経て，活動評価や予知連会長見解を出してい伊豆部会で伊豆大島を検討した5 のが最初であろう．しる．最後に出される見解は予知連委員の全員が合意してかし，そこでは，伊豆大島で将来において可能な噴火シいる訳では必ずしもなく，より大きい意見分布を反映しナリオ全てを網羅するのではなく，噴火履歴からみて最ながら，気象庁が調整して，ある程度の安全側に立ったも可能性の高い山頂噴火，割れ目噴火，および可能性は

5

伊豆大島の火山活動に関する勉強会報告書（気象庁）
http://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/kaisetsu/CCPVE/izu/izu-01.pdf

噴火シナリオと確率論的予測

Fig. 3.

203

Eruption event tree of Miyakejima volcano.

低いが大規模な噴火の 3 シナリオに大別して時系列的にと仮定をし，噴火しなかった 20 年おきのイベントを噴整理した．すなわち，想定したものは，山頂（中央火道）

火未遂と見なして噴火確率を出した (Fig. 3)．また，カ噴火シナリオ，山腹割れ目噴火シナリオ，カルデラ噴火

ルデラ形成は 2000 年噴火と約 2,500 年前にしか発生しシナリオである．それぞれのシナリオでは，これまで伊ていないことから，Fig. 3 の右側にある現象ほど，発生

豆大島での火山噴火の地球物理学・化学的観測結果に基頻度が少なく，計算された確率には大きな誤差を含む．

づいてどのような現象が前兆現象や噴火に伴って起こりカルデラを作る噴火では火山の地下構造が大きく変化し観察されるかがまとめられている．また，そこではマグた可能性があるため，地下のマグマ供給系がこれまでどマの組成を 3 つのグループに分けている．すなわち，グ

おりに起こり噴火が約 20 年おきに発生するかどうかは

ループ 1 の無斑晶質の玄武岩マグマ，グループ 2 の無斑疑問が残るが，噴火後現在までに観測されている，地下晶質で分化したマグマ，グループ 3 の斜長石が濃集したのマグマの蓄積を示す地殻変動（防災科研，未公表デー

玄武岩マグマである．これらのマグマは，それぞれ，地タ）が，2000 年噴火の前に観察されたものと類似してい殻下部からきた未分化マグマ，浅部のマグマポケットでることは，カルデラ噴火が起こっても，マグマ供給─噴

分化したマグマ，深部マグマ溜りで斜長石が濃集したマ

火のタイミングはこれまで通りに起こることを示していグマに対応する．グループ 1 は大規模噴火の中〜後期

るのかもしれない．

に，グループ 2 は割れ目火口からのみ，グループ 3 は大5-2規模噴火の初期や中規模噴火の際に噴出するという特徴

静岡県の伊豆東部火山群の火山防災対策検討会でイベがある．このことを利用してマグマ供給系まで含んだ噴

ント・ツリーを作成した (Fig. 4)．伊豆東部で発生する

火シナリオを考えている．噴出物の組成の違いによって

群発地震活動は，上昇するマグマの周辺部で発生していも噴火のシナリオが異なることを示した点では画期的でる．したがって，群発地震がどこで発生しているかを知あるといえるかもしれない．

れば，マグマの位置も推定できる．伊豆半島の伊東市周

伊豆東部火山群

一方，三宅島の最近 300 年間の，噴火の前兆地震の発辺で数年置きに発生した約 50 回の群発地震の解析デー

生時間，噴火の継続期間，および，噴火後の地震の継続

タを用いている．同地域では，これまでの群発地震の震期間の記録（宮崎，1984 ; 津久井・他，2005 など）から源と地殻変動解析から，群発地震のイベントごとにマグは，噴火の発生頻度，噴火間隔，継続時間，前兆現象，

マが岩脈状に異なる場所に貫入していると理解されてい噴火中の観測事項などを知ることができる．三宅島ではる (Morita et al., 2006)．また，深部 (7-9 km) に貫入する

ここ約 300 年間はほぼ 20 年おきに噴火が発生しており，

場合と，浅部 (3-5 km) に貫入する場合とがあり，1989

時には，噴火の表面現象が見られないこともある（宮崎，

年噴火は浅部よりもさらに浅く貫入したと考えられてい1984）．2000 年の噴火では最初の群発地震の移動に伴っる．静岡県 (2009) が作成したイベント・ツリー (Fig. 4)て，島の西側で海面の変色域が発見された．その後，こでは，マグマの貫入が深部に留まるか浅部まで貫入するの海底には噴火口があることが確認された (Kaneko et

かの確率を過去の事例数で与えている．

al., 2005)．このような噴火は，古記録では噴火がなかっ

陸上噴火は過去に陸域で発生した噴火をまとめて噴火たものとして記録されていない可能性がある．そこで，シナリオと確率を求めている．また，伊豆大島の 1986

約 300 年間に約 20 年間隔で定期的にマグマが上昇した

年割れ目噴火や富士山の宝永噴火では，浅所に存在して

204

中田節也

Fig. 4.

Probability tree of magma ascent and eruption scenarios for Izu-Tobu volcanoes (Shizuoka Prefecture, 2011).

いたより珪長質なマグマ溜まりに玄武岩マグマが注入し2013 年から再開した噴火では，水蒸気噴火からマグマ水て爆発を引き起こしたと考えられている（藤井，2007）．

蒸気噴火を経て，溶岩が山頂に出現した．その後，溶岩こうした知見を入れて，伊豆東部でも同じような噴火が崩落による火砕流が繰り返し発生し，溶岩ドームは山体起こる可能性が盛り込まれている．

裾野まで伸びて溶岩流に成長した．しかし，火砕流噴火

東伊豆火山群で作成された噴火シナリオは，一般に公6開されている ．直近の噴火や最大噴火のみを記載したは山頂火口付近からの溶岩崩落によって 2015 年秋の時
点でもまだ繰り返し発生している．

噴火シナリオは，行政など使用する側にとっては，運用

Fig. 5 にはシナブン火山におけるイベント・ツリーをすることが難しいが，Fig. 4 のシナリオでは，噴火事象示した．2011 年の段階で著者らの研究グループが用意の分岐とそれぞれの枝の確率を示すことによって，規模したものである (Yoshimoto et al., 2013)．そこではイタや種類の異なる災害リスクがあることを，その確度ととリアの火山等で提案されている，マグマ貫入に伴う山体もに行政が理解できるようにしている．

崩壊（例えば，Neri et al., 2008）を最初の分岐に設定した．

5-3

シナブン火山

続いて，マグマ噴火か水蒸気噴火か噴火未遂かを分岐とシナブン火山では 2010 年に有史初めての噴火を起こした．水蒸気噴火の堆積物は野外ではほとんど確認できし，それまでは噴火の記録や地質情報がほとんどなく，ないが，その規模が小さいために地層として残りにくい2010 年の噴火後調査が開始された (Iguchi et al., 2012)．

ことを考慮して，水蒸気噴火とマグマ噴火の確率は，とそれによると，シナブン火山は約 7 万年前以降に，溶岩

りあえず 90 % 以上と 10 % 以下としている．マグマ噴火

ドーム形成や溶岩流噴火が繰り返されてできた火山であでは爆発的噴火か溶岩流・ドーム噴火であるかの分岐をる．9〜10 世紀の噴火を含んで溶岩崩落型の火砕流堆積設けた．調査中にプリニー式噴火を示すような堆積物は物が火山の斜面を広く覆っており，一部には，山体崩壊

確認できなかったので，爆発的噴火の確率を 10 % 以下の堆積物も存在する (Iguchi et al., 2012)．また，岩石は角としている．さらに災害面を考慮し，火砕流の発生の有閃石を含む玄武岩質安山岩〜安山岩である．一方で，プ無をそれぞれの噴火様式の次に分岐させた．なお，水蒸リニー式噴火を示す堆積物は過去の堆積物中には存在せ

気噴火の後にマグマ噴火をさらに設定することが可能でず，調査した範囲では，山体崩壊が 1 回，溶岩流・ドーある．Fig. 5 では水蒸気噴火からマグマ噴火に展開する

ムは少なくとも 11 回，火砕流は溶岩ドームや溶岩流が場合を矢印で示した．

形成されるたびに発生していたと考えられる．日本では

雲仙普賢岳やスフリエールヒルズ火山のような溶岩雲仙岳の火山活動の特徴に似ている．シナブン火山でドーム噴火でも Fig. 5 と類似のイベント・ツリーを書く

6

伊豆東部火山群の地震活動の見通しに関する情報と噴火警戒レベル（気象庁）
http://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/level/Izu-Tobu%20Volcanoes.pdf

噴火シナリオと確率論的予測

Fig. 5.

205

Event tree for Sinabung volcano which was first prepared in 2011 (modified from Yoshimoto et al., 2013).

ことができる．水蒸気噴火からマグマ噴火への分岐は，で開始している．これらの噴火は古記録に残されてお水蒸気噴火の噴出物の中にマグマ物質が含まれるようにり，20 世紀以降の噴火は地球物理学的観測がなされていなることでも共通している．

る．これまでの噴火の特徴は，

このように，噴火記録のない火山でも，地質情報に基づいて上記のように噴火イベント・ツリーを描くことができるが，それに確率を入れたプロバビリティ・ツリー
を作る上では以下の問題がある．
・堆積物として残っていない小規模イベントは見逃される．特に，2010 年 8 月末から 9 月初めにかけて発(1) 1663 年以降の噴火は，統計上，30±4 年おきに起きている．
(2) 小規模である山腹噴火を除いて，噴火の規模とその頻度には逆相関がある．
(3) 地震の前兆現象は噴火場所に限らず噴火前の数日間であることが多い．

生した水蒸気噴火の火山灰は 2010 年のうちは 1 cm

(4) 噴火場所に限らず，1663 年を除いて，噴火はいつも程度の厚さで残っていたが，将来的にきちんと識別

溶岩ドームか潜在ドームを作って終わっている，なできる地層として残る可能性は低い．従って有史時

どがあげられる．

代に起こったかもしれない水蒸気噴火は当然見逃されている．

以上をまとめて Fig. 6 のようなイベント・ツリーを作成することができる．1910 年噴火や 1977-82 年噴火にこの解決策としては以下が考えられるだろう．

おいては潜在ドームの成長中，2000 年噴火では噴火の直・露出していない堆積物は見逃される．ボーリングや前に，有珠山の北麓で新たな断層群が形成された（曽屋・トレンチ調査を実施することによってある程度はカ

他，2007）．これらの断層系は有珠山の北斜面がマグマ

バーすることができるだろう．

によって北側に押し出された結果生じたものである．そ・類似火山の噴火履歴を導入することによって確率的に記述することが可能になるかもしれない．

のため，最悪の噴火シナリオとしては，マグマ上昇時か噴火後期の溶岩ドーム形成時に北斜面が崩壊する可能性

したがって，地質情報にのみ基づく噴火確率は，規模も検討すべきである．山体崩壊は 7〜8 千年前に起きての小さな噴火についてフィルターをかけたようなものといるが，今後の噴火では山体崩壊も分岐のひとつとして考えられる．

考える必要があるだろう．

5-4

有珠山

さらに噴火の開始や分岐に関しては，2000 年噴火の経

有珠山は 7〜8 千年前の山体崩壊の後に，1663 年から

緯（大島弘光，私信）を参考に次のようにまとめた．

噴火活動を再開し，それ以降，山頂で 5 回，山腹で 3 回(1) 噴火の準備段階として，これまでの噴火では，前兆の噴火を起こしている（曽屋・他，2007）．前者はプリニー現象として，明瞭に捉えられてはいないが，有珠山式噴火に始まり，後者は水蒸気ないしマグマ水蒸気噴火

を中心とした広域の隆起現象が期待される．また，

206

中田節也

Fig. 6. Eruption event tree for Usu volcano. Every eruption which occurred at Usu volcano accompanied formationof lava dome or cryptodome with pyroclastic flow/surge and lahar.

地震の発生回数も増加してくると期待される．
（中

組成が流紋岩からデイサイトへと，順次未分化な方に変期的予測）化してきており，噴火に関与したマグマの揮発性成分量(2) 噴火の数日前から地震活動が活発化する．基盤岩をが時代とともに乏しくなってきたことがひとつの原因かマグマが突き抜けた段階で一旦地震活動は低下するもしれない．しかし，初期のマグマ上昇速度の違いが脱が，その後，噴火まで地震回数が増加する．（短期的ガスの程度の違いを引き起こし，上昇速度の小さいマグ

予測）

マ中での脱ガス進行によって，より低い揮発性成分量の(3) 山腹噴火の場合は，マグマの地下浅所での移動（震マグマが形成された可能性もある．初期のマグマ上昇速

源移動）に伴い，強い地震が発生し，伊達市など山度の違いが何によるかは不明であるが，仮に何らかの方

頂から離れた場所でも有感地震が発生する．その法でマグマ上昇速度が地表に達する前に観測あるいは推後，地震活動がピークを過ぎた後，噴火が開始する．

定できれば，どのタイプの噴火になるのか，どんな規模

一方，山頂噴火の場合は，地震活動が加速的に増加の噴火になるかが決められることになる．

し，そのまま噴火に至る．（山頂噴火と山腹噴火の分岐）(4) 噴火直前には，マグマの浅所貫入に伴い地殻変動が認められるようになる．（短期予測）(5) 同様に，井戸の水位はマグマの貫入に伴い上昇する．

5-5

桜島

三宅島火山では数百年にわたって約 20 年おきに噴火を繰り返す傾向があったため，噴火の周期性を仮定して，噴火未遂の頻度が推定できた．それに対して，桜島火山
はブルカノ式噴火を繰り返す火山であり，規模の小さい（短期予測）

噴火を長期間繰り返す時期がある一方で，規模の大きな有珠山の過去の噴火では，噴火の規模が大きい場合にプリニー式噴火を数百年おきで発生する．そのため，そプリニー式噴火の発生直後に火砕流が発生している．噴れらの噴火履歴を整理して，噴火の発生確率を算出する

出率が大きいほど噴煙柱崩壊が起こったものと理解されのは困難である．ここでは概念的なイベント・ツリーをる．また，この 350 年間でもっとも噴出量の大きかった

示した (Fig. 8)．

1663 年の噴火を除き，どの噴火でも最後に溶岩ドームや1914 年の大正噴火では 2×109 m3，昭和噴火では 2×

潜在ドームが形成されている．規模の大きい噴火ほどマ

108 m3 のマグマが噴出した．また昭和噴火以降では数

グマ噴出率が高かったことが示される (Fig. 7)．ここで，105 m3 のマグマが繰り返し噴火で放出している（例えば，マグマの上昇経路がほぼ同じ断面積であれば，噴出率がIguchi, 2013）．ここでは，これらの噴火を巨大噴火，大高いほどマグマの上昇速度が大きいと考えることができ

噴火，中〜小噴火，微小噴火と便宜的に呼ぶ．桜島では，る．マグマの上昇速度は，マグマ中の揮発性成分量にも大正噴火以降，姶良カルデラを中心とする隆起現象が継依存していると考えられ，1663 年以降噴火したマグマの続しており，ほぼ定常的に年間 107 m3 のマグマが供給さ

噴火シナリオと確率論的予測

207

Fig. 7. Relationship of the eruption rates and durations for Usu volcano and other recent eruptions. The volumes ofmagma intruded in the shallow area (Hiromitsu Oshima, in preparation) were considered for recent four
eruptions (shown with *) when the eruption rates were estimated. When eruption durations are overestimated, theplots may migrate parallel to oblique dashed lines (equi-volume lines). Data for Kelud and Sinabung are from
unpublished archives of ERI, Nishinoshima from Maeno et al. (in review), for Shinmoedake and Unzen from Nakada
et al. (2013) and Nakada et al. (1999), respectively, and for Puyehue and Lamington from Pallister et al. (2013).
れている (Iguchi, 2013)．大正噴火以降のマグマ蓄積と玄武岩の 30 年おきの関与がこれらを左右しているのか

噴火の関係からは，マグマ蓄積からおよそ 30 年経過すもしれない．

ると大噴火やそれに類する噴火が起きる傾向が見出されここでいう異常現象は，地震や GPS (GNSS)，歪計・傾る．すなわち，大正噴火からおよそ 30 年後に昭和噴火

斜計による地殻変動観測，ガス観測が含まれるだろう．

が発生し，昭和噴火からおよそ 30 年後の 1975 年からは

大正噴火の 1 年から数ヶ月前にかけて広域的な地震活動

南岳の山頂噴火が頻発し，その期間の噴出量は大噴火にが活発化し，その後，島内で有感地震が起こっている．

相当する．

また，1 年前に島内でガスによる事故が発生した．また，この概念的なツリーに用いた 30 年の意味するところ

井戸の水位が一旦低下した後上昇し，温泉湧出などの異はよくわからない．姶良カルデラからのマグマ供給量が常が認められた (Omori, 1916)．大正噴火前に観察され一定であると仮定すれば 30 年間で蓄積するマグマの量た地殻変動は，姶良カルデラの隆起の後，噴火に先行し8

3は 3×10 m になる．昭和噴火や南岳の噴火では，いずて島内が隆起し，地下水やガス貯留層に変化が起っていれもこの蓄積量の約 2/3 が噴出していることになる．物たと解釈される．最近の地殻変動を考慮すると，姶良カ

質科学的に見ると，大正噴火後の噴出物の化学組成を詳

ルデラの地下 12 km の深さに存在するマグマ溜まりから細に検討した結果，これまで提案されていた安山岩マグ

北岳の地下約 6 km に貫入した後，さらに南岳に移動す

マと珪長質マグマの混合に加えて，新たに玄武岩マグマると考えられている (Iguchi, 2013)．大正噴火直前に観を加えた 3 種類のマグマが混合していることが確認され察された桜島北部の高免地区で 0.5 m の隆起，8 時間前た (Matsumoto et al., 2013)．20 世紀に入ってから玄武岩にさらに東部の湯之地区で約 0.8 m の隆起が認められてマグマの関与が認められ始め，そのためマグマの組成がいる．これらに匹敵する地震・地殻変動や異常が，現在時間とともに SiO2 に乏しくなってきている特徴がある．

の地下坑道を含む観測網で捉えられれば，大正噴火クラ

208

中田節也
ムが山頂に出現しても，溶岩が崩落して火砕流が発生す
るとは誰も予測することができなかった．2000 年に発生した有珠山の噴火では山頂噴火が起こると考えられたが実際には山腹噴火であった．同じく 2000 年におきた
三宅島の噴火では，これまでと同じような山腹噴火が短時間に起きる単純なものと予想されたが，2000 年 7 月以降に発生した噴火現象は研究者の想定以外のことが続いた．これらの噴火推移予測の失敗の大きな要因は，直近の噴火と同じことが起こると決定論的に予想していたことが大きな原因であったと考えられる．日本の防災機関

Fig. 8. Conceptual event tree for Sakurajima volcano. Relatively large and huge eruptions occurred at Sakurajima
every 30 years and 100 years, respectively.

は，過去の代表的な災害を想定して対策をとっている．
砂防事業などでは 100 年に一度起こる規模の大きな災害を想定するようにしているが，火山噴火については，雲仙普賢岳のように数百年に一度の割合で噴火するものも

スの噴火に分岐したと判断されるだろう．

あれば，数十年間隔で噴火する三宅島のように，数千年に一度の割合でカルデラを作る噴火を起こすものもあ6．議論

る．頻繁に噴火を繰り返している桜島でも数百年おきにここまで検討してきたように，イベント・ツリーはほ巨大噴火を起こす．火山防災上でも，対象火山の過去の

とんどの火山で作成することができる．どのような観点

噴火事象を全て拾い上げ，頻度が低くてもそれらの噴火でまとめるかは，それぞれの用途による．ヨーロッパやシナリオを網羅したイベント・ツリーを作成して，防災

米国では最初に来る最大イベントに着目し，その影響範対策の取り方を考慮しておくことが重要であると考えら

囲を取り上げる場合がほとんどである．上で紹介した日

れる．

本のイベント・ツリーは災害の及ぶ範囲についてはほとんど言及しなかった．それよりも噴火の推移についての7．ま理解を重視したツリーとなっている．

前兆が見られた火山において今後噴火がどのように展とめ

噴火回数が多い火山については，噴火履歴を精査する

開し，どのようなハザードがどのような規模で発生し，ことによって，その枝に発生確率を付すことができる．

その被害範囲がどこまで及ぶ可能性があるのかを，事前

また，噴火観測経験の多い火山については，それぞれのに整理し社会に指し示すことは，火山噴火予測研究の使現象に先行した地球物理学あるいは地球化学的な観測命であると考えられる．対象とする火山の噴火履歴や観データから，分岐に至る過程を抽出することができる．

測経験を活かして，そこで起こりうる現象を網羅したイ

一方，十分な火山学的調査が進んでいない火山や，調査

ベント・ツリーを作成することが最初のアプローチであが進んでいても噴火実績が少ない火山においては，それり，それに発生確率を与えるプロバビリティ・ツリーをぞれ，イベント・ツリー作成が困難であったり，分岐に作成するのが次のステップであろう．この段階で，対象際しての地球物理学・火山化学的観測でどのような変化

火山や類似火山の過去の噴火において観測された結果かが見られるかを言及することが難しい場合がありうる．

ら，ツリーの分岐に関する考えを付与することができる．

そこでは噴火のタイプやマグマの組成が似ている類似火

現在，地震火山噴火予知研究4 で進行しているように，

山のイベント・ツリーを借用することが一つの方法であ

今後，これまでの国内外の類似噴火の観測例をレビュー

ろう．

することによって，噴火イベント・ツリーにおける分岐決定論的に限られた噴火シナリオだけを対象に行政などが対策をとることは危険であり，場合によっては無駄の判断についてさらに定量的な経験則を導きだすことができると期待される．

な投資になる場合がある．日本の火山噴火予知の過去を振り返ってみても，観測された噴火の多くは当初想定さ謝れた通りには進行していない．例えば，1986 年の伊豆大噴火のイベント・ツリーについては，地震火山噴火予辞

島火山の噴火においては，山頂噴火が起こると予想され知研究として進められた．なかでも，森田裕一，鍵山恒ていたが，実際にはカルデラ床からの割れ目噴火であっ臣，井口正人，大島弘光氏を始めとする多くの方々とのた．1991 年から始まった雲仙普賢岳噴火では，溶岩ドー

議論がなければ，イベント・ツリーの理解が深まらなかっ噴火シナリオと確率論的予測た．藤田英輔，佐々木寿，前野

深氏には本稿を改善する上で有益なコメントをいただいた．

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（編集担当

前野 深）