三宅島の火砕流に対するハザードマップの作成

1.

はじめに

水工学研究室

厚田和紀

指導教官

細山田

得三

防災情報（避難場所や避難経路など）を示した地

日本には，無人島，海底火山を含め，108 の活火図のことである．雲仙普賢岳の噴火によって，山があり，これら活火山の活動が活発になり，噴2003 年までに 33 の活火山について，ハザードマ

火その他の異常現象が発生すると，ときには災害ップがつくられている．現在までに公開されていをともなうことがある．噴火に伴う異常現象にはるハザードマップ（図 1）は避難経路などの情報

火砕流，溶岩流，火山泥流などがあり，特に火砕が多く載せられているが，複雑すぎて，一般の住流は 1991 年雲仙普賢岳の噴火の際に発生し，麓民にとって分かりづらい傾向がある．本研究では，にいた地元消防団，報道関係者ら４３人の命を奪火砕流の到達に関するハザードマップを作成しい，大きな被害を与えたため重要視されるようにました．また，避難経路などは表示せず，火砕流なった．の流動範囲を詳細に示した．

火砕流とは，火砕物粒子や火山ガスなどが一団となって，高速で斜面を流下する現象である．火
砕流の温度は，一般に 1000℃程度までと，速度は時速 200 ㎞以上にもなるために，事前の避難以外に逃れることは極めて難しく，火山災害の中でも1最も危険な現象の一つである．
火砕流の危険性が注目され，火砕流の研究が行われている．既存の研究では，2002 年，浅野・福嶋により 1 次元解析による流動シミュレーションの完成し，2003 年，大澤・福嶋により 2 次元解析による流動シミュレーションの完成している．これにより精密な火砕流の解析が可能になった．しかしながら，このシミュレーションを応用したハザードマップなどの火砕流の危険性を形にしたものが作られていない．火砕流がひとたび発生すれば，人的被害をもたらす可能性がある．

23

そこで，火砕流による被害を未然に防止するた
めに，火砕流の流動特性を十分に把握し，流下範囲の予測および周知することが重要である．その図1

公開されている三宅島ハザードマップ

ため，本研究では大澤・福嶋の流動シミュレーシ
ョンを用いた，火砕流ハザードマップの作成を目①

火山噴火による危険区域の説明
ピンク色・・・危険レベルＡ的とした．

黄色・・・・危険レベルＢ
2.

白色・・・・危険レベルＣ

ハザードマップとはハザードマップとは，ある火山で将来起こる可②

避難時の心構えの説明

能性がある災害の被害想定（危険度や範囲）や，③

避難施設の説明3.

数値解析手法ｍ/ｓを与えた．楕円体で仮定した火砕流の形状は，数値解析手法として，火砕流を空気と火砕物粒

最大広がり幅に関する無次元係数α ＢＢによって子によって構成された，図 2 のような半楕円形の大きく変化する．そこで，過去のシミュレーショ物体が斜面を高速で流下する現象であると仮定

ン開発結果より妥当とされているαＢＢ＝0.11 とした．さらに，2 次元地形を入力データとし，火した．また，どのような粒度の火災物が火砕流を砕流の横方向の広がり，流下経路，速度や乱れエ構成するのか不明な点が多いが，ここでは火砕物ネルギーなどの諸条件を未知数とし計算した．

粒子の粒径をＤｓ＝0.10ｍｍとし，上の最大広がりそのために，基礎方程式には，空気の質量保存幅に関する無次元係数αＢＢを与え，計算を行った．

式，粒子の質量保存式，熱エネルギー収支式，Ｘ

危険性の評価は，128 回の火砕流の通過回数を方向・Ｙ方向の運動保存式，Ｘ方向・Ｙ方向の位コンター化し，図化した．128 回のうち 1 回到達置に関する式，乱れエネルギーの保存式，最大広したところを水色，2 回到達したところを青色，3がり幅に関する式を用いた．ここで Uabs は火砕流回到達したところを緑色，4 回到達したところをの移動速度，ｈは高さ，Pi は空気と境界面の長さ，黄色，5 回以上到達したところを赤色で表した．

Pｂは底面と境界部の長さ，ρおよびρａはそれぞ

128 回の火砕流を発生させ通過回数が多いほど，れ，現象，空気の密度，θは斜面の傾斜角である．

火砕流が流れる確率が高いとし，危険性が高いとPi，Pb，ｈはそれぞれ現象の中心部分での断面のした．

値となる．

また，火砕流の到達時間を示した時間分布によるハザードマップも作成した．発生から 30 秒後

4.

シミュレーション概要

以内に火砕流が通過したエリアを水色，30 秒から2000 年に噴火し，火砕流が発生した三宅島を対1 分後以内に火砕流が通過したエリアを青色，1象地域とした．噴火口は 2000 年に噴火した一箇分から 1 分 30 秒後以内に火砕流が通過したエリ所に絞った．過去，数十年および数百年前に噴火アを緑色 1 分 30 秒から 2 分後以内に火砕流が通した形跡が多数あるが，それら形跡の正確な位置過したエリアを黄色，2 分から 2 分 30 秒後以内にが記録として残っていないこと，それらの形跡か火砕流が通過したエリアを赤色で表した．

ら再度噴火する可能性は低いため，噴火口を一箇所にした．さらに，2000 年に噴火した噴火口は現在も噴火活動を続けており，同じ噴火口から再び噴火する可能性がある．
火砕流の発生方法としては，噴火口の中心を 16メッシュ（200ｍ×200ｍ）で囲み 1 メッシュ（50ｍ×50ｍ）ごとに 8 方向に火砕流を発生させた．
火砕流は噴火口の傾き・風向き等によって流下方向が変化するとため，火砕流が噴火口から全方向に流れると想定して，8 方向（図 5）に火砕流が流れるようにした．よって，16 メッシュ×8 方向で，合計 128 回の火砕流を発生させた．
初期条件としては，火砕流の初期層厚はｈ０＝50ｍとし，初期温度はＴ０＝1000℃を与えた．初期濃度はＣ0＝1.0％とし，初期速度はＵａｂｓ0＝50

図2

火砕流の概念図

達する可能性がある．

神奈川千葉

また，火砕流は 30 秒後には三宅島空港近くまで流れ，1 分後には島の 7 割に到達している．このため，火砕流が発生してから，避難を始めても間にあわない可能性が高いと言える．噴火の兆候や噴火が起こった場合は，すぐに三宅島を離れる

三宅島必要がある．このハザードマップを見る限りでは，三宅島北西部の伊豆岬近くの港には，火砕流が流れてこないため，ここから船で避難する方法が挙げられる．

図3

三宅島の位置噴火口

図4

噴火口の位置
図55.

シミュレーションによる危険エリアの範囲

シミュレーション結果と考察
実際の火砕流は噴火口から，北東・南西に流れているが，シミュレーション結果でも火砕流がその方向によく流れている．また，図 1 と図 5 を比べて，通過回数 4〜5 回以上の危険エリアと危険レベルＡエリアの範囲が良く似ていることから，シミュレーション結果は妥当であると言える．ハ
ザードマップの内容として，北西部のある区域を除いて，噴火口から全方向に火砕流が流れている．
これは，Ｄｓ＝0.10ｍｍだと火砕物粒子が小さいた
め，粒子を浮遊または維持させるエネルギーが増加するために，相対的に流下速度が大きくなり，流下距離が増加するからである．このため，北西のある区域を除いて，島のほとんどに火砕流が到

図6

時間分布のハザードマップ

安全区域

三宅島空港
学校

噴火口

図7

ハザードマップの詳細

結論

6.

三宅島空港近くまで到達し，1 分後には噴火口か

火砕物粒子Ｄｓ＝0.10ｍｍ，最大広がり幅係数α

ら南部全域に火砕流が流れている．そのため，噴ＢＢ＝0.11 でシミュレーションを行った結果，公開

火の兆候，噴火が起こるとただちに避難する必要されているハザードマップと比較して，より詳細がある．

な流下範囲を示したハザードマップを作成することができた．火砕流は北西部の区域を除いて，参考文献

ほぼ全方向に流れている．特に北東・南西方向に［1］浅野正彦，2002：煙型雪崩の流動シミュレ

よく火砕流が流れている．この方向は，実際に火ーション手法の検討砕流が流れている方向であり，特に注意する必要［2］大澤範一，2003：三次元地形を考慮した火がある．さらに，三宅島空港方向にもよく火砕流

砕流及び煙型雪崩のモデル化と数値シミが流れているため，注意する必要がある．

ュレータの開発

また，三宅島では火砕流発生から 30 秒後には