目次

ご挨拶
文部科学省研究開発局地震・防災研究課長

ご挨拶… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
プロジェクトの概要… …………………………………………………………………………………………………………………… 5
プロジェクト参加機関一覧……………………………………………………………………………………………………………… 5
課題A 各種観測データの一元化… ………………………………………………………………………………………………… 6
国立研究開発法人防災科学技術研究所 地震津波火山ネットワークセンター 火山観測管理室長 上田 英樹【事業責任者】

課題B 先端的な火山観測技術の開発… …………………………………………………………………………………………… 9【事業責任者】
国立大学法人東京大学地震研究所 教授 森田 裕一

谷広太

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトは、平成 26 年９月に発生した御嶽山の噴火等を踏まえ、我が国の火山研究を飛躍させ、火山噴火に対する減災・防災対策に貢献するために実施されるプロジェクトです。本プロジェクトは、「観測・予測・対策の一体的な火山研究及び火山観測データの一元的流通の促進」と「広く社会で活躍する火山研究人材の裾野を拡大するとともに、火山に関する広範な知識と高度な技能を有する火山研究者となる素養のある人材の育成」を目指して
今年度から開始しました。火山防災に関わる関係者の皆様の御協力を頂きながら、本プロジェクトを大いに盛り上げていきたいと考えています。

課題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… ………………………………………………………… 11【分担責任者】
国立大学法人東京大学地震研究所 教授 田中 宏幸

課題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……………………………………………… 12【分担責任者】
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 拓

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

課題B サブテーマ3 地球化学的観測技術の開発… ………………………………………………………………………… 13

プロジェクト・リーダー 藤井 敏嗣

課題B サブテーマ4 火山内部構造・状態把握技術の開発… ……………………………………………………………… 14

わが国のように多くの火山をかかえ、将来にわたって火山噴火が想定される国では、火山噴火の時期や場所、その様式、【分担責任者】
国立大学法人東京大学大学院総合文化研究科 准教授 角野 浩史【事業責任者】
国立大学法人東京大学地震研究所 教授 森田 裕一

課題C 火山噴火の予測技術の開発… …………………………………………………………………………………………… 15【事業責任者】
国立大学法人北海道大学大学院理学研究院 教授 中川 光弘

課題C サブテーマ1 火山噴出物分析による噴火事象分岐予測手法の開発… ………………………………………… 17【分担責任者】
国立大学法人東京大学地震研究所 准教授 安田 敦

課題C サブテーマ2 噴火履歴調査による火山噴火の中長期予測と噴火推移調査に基づく噴火事象系統樹の作成…… 18【事業責任者】
国立大学法人北海道大学大学院理学研究院 教授 中川 光弘

課題C サブテーマ3 シミュレーションによる噴火ハザード予測手法の開発… ………………………………………… 19【分担責任者】
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 副センター長 藤田 英輔

課題D 火山災害対策技術の開発… ……………………………………………………………………………………………… 20【事業責任者】
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長 中田  節也

課題D サブテーマ1 無人機（ドローン等）
による火山災害のリアルタイム把握手法の開発… ……………………… 22【分担責任者】
アジア航測株式会社総合研究所 技師長 千葉 達朗

課題D サブテーマ2 リアルタイムの火山灰ハザード評価手法の開発… ………………………………………………… 23【分担責任者】
国立大学法人京都大学防災研究所   教授 井口 正人

課題D サブテーマ3 火山災害対策のための情報ツールの開発…………………………………………………………… 24【分担責任者】
国立研究開発法人防災科学技術研究所 研究統括 宮城 洋介

課題E1 火山観測に必要な新たな観測技術の開発… ………………………………………………………………………… 25
空中マイクロ波送電技術を用いた火山観測・監視装置の開発【事業責任者】
国立大学法人九州大学大学院理学研究院 准教授 松島 健

課題E2 火山観測に必要な新たな観測技術の開発… ………………………………………………………………………… 27

よる火山監視にも活用されてきたこともあり、2014 年 9 月の御嶽山噴火までは突然の噴火による犠牲者の数はあまり多くはありませんでした。
1991 年の雲仙普賢岳噴火では火砕流によって 44 名の犠牲者が発生しましたが、火砕流災害が予想されて立ち入り規制が行われていた区域内にいた人々が犠牲になったものでした。しかし、御嶽山噴火では、噴火が想定されておらず、したがって、立ち入り規制も行われていなかった領域で 63 名が犠牲となったものです。御嶽山噴火のような小規模な水蒸気噴火は、持続性が短いこともあり、研究が困難であるとして、これまでの火山噴火予知計画では中心課題としては取り上げられませんでした。しかし、今後、御嶽山噴火のような犠牲者を生じさせないためには、基礎研究に加えて、明確に火山災害の軽減を目指した火山噴火研究も推進することが喫緊の課題であることがあらためて認識されました。
火山噴火としては、御嶽山噴火はごく小規模なものでした。たとえ小規模であっても、噴火地点の近傍にいれば大惨事に見舞われることが示されたわけですが、規模の大きな噴火の場合には火口近傍だけでなく、居住地にまで大きな災害をもたらすことになります。この百年ほどの間、わが国では大規模噴火を経験していません。このこと自体は幸運だったわけですが、前の大規模噴火は地震計など近代的観測装置が開発されて間もない時期であったために、噴火が発生する前にどのような前駆現象が捉えられるのかなどが必ずしも明確になっていません。今後は噴火の切迫度を測る手法の開発も含め、大規模噴火を想定した研究も急務です。
さらには、火山研究を担う人材を育成しなければ、将来にわたって予想される火山噴火に対応できません。また、活動
火山対策特別措置法の改正により、全国の 50 の火山に火山専門家を配置した火山防災協議会を設置することが決まりましたが、このような任務を担える火山専門家の数は十分ではありません。このような専門家は、地質、地球化学、地球物理学という火山学の広い分野の理解に加え、火山防災という視点からは自然科学に留まらない、社会科学や人文科学の考え方も理解できる必要があります。ところが、現在、各大学で火山研究に従事している研究者はそれほど多くありません。このため、各大学で独自に火山研究者・専門家を育成することは効率的ではなく、全国に散らばる火山研究者がコンソーシ

位相シフト光パルス干渉法を用いた振動観測システムの総合的評価【事業責任者】
国立大学法人秋田大学国際資源学部 准教授 筒井 智樹【分担責任者】
白山工業株式会社 基盤開発部長 平山 義治

アムを構成し、大学の枠を超えて、火山人材教育を行うことが重要です。

火山研究人材育成コンソーシアム構築事業… …………………………………………………………………………………… 28

して、我が国の火山観測研究の水準を飛躍的に引き上げるとともに、広範な知識を有する火山研究人材を育成していきます。

コンソーシアム代表機関実施責任者 国立大学法人東北大学大学院理学研究科 教授 西村 太志

2規模、さらにはその推移を把握する火山噴火予知の実現は重要です。そのため、1974 年以来、細々とではありますが、火山噴火予知計画として推し進められてきました。大学・研究機関による基礎研究が主体ですが、得られた成果が気象庁に

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

以上のような観点から、本プロジェクトが当面 10 年の計画として発足しました。社会が期待する火山防災への貢献を目指

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

3

ご挨拶

プロジェクトの概要
火山災害の軽減に貢献するため、他分野との連携・融合を図り、「 観測・予測・対策」の一体的な研究と火山研究者の育成・確保を推進するため、下記２事業より構成

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

総括担当プロジェクト・アドバイザー 西垣 隆
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトの総括担当プロジェクト・アドバイザー（総括担当 PA）をさせていただいています西垣と申します。観測・予測・対策の一体的な総合研究としての火山研究を実施して我が国の将来の火山研究を①「次世代火山研究推進事業」⇒従前の観測研究に加え、「 観測・予測・対策」の一体的な火山研究及び火山観測データの一元化流通の推進②「火山研究人材育成コンソーシア
ム構築事業」⇒ 火山に関する広範な知識と高度な技能を有する
火山研究者となる素養のある人
材を育成
事業期間：平成28 年度～平成37 年度（10 年間）担う研究体制を確立し、その飛躍的な発展をもたらすとともに、広く社会で活躍する火山研究人材を育成します、この総合プロジェクトの実施にあたり、総括担当 PA はプロジェクト・リーダー（PL）とご相談しつつ、助言者として総合的な観点から実施研究者の種々のご相談に乗り、プロジェクトの円滑な展開と優れた成果の獲得を図ることが務めです。
多数の機関のそして広く多くの異なる分野の研究者が、高く掲げています目標の達成に向けて共同で実施します、我が国初と言えます画期的な取組みですので、まずはプロジェクト開始のご様子を実施研究者の皆様からお伺いしてご相談に乗りつつ、皆様の緊密な連携によるスムーズな取組み立ち上げのお手伝いに努めています。この 10 年余りにわたって多数のプロジェクトの推進に関わらせていただいた経験を活かしつつ、実施研究者の、そして火山防災に関わられています関係者の皆様のご協力をいただいて、微力ながら我が国の火山研究の発展に、火山防災に、お役にたてればと思います。

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

リスクコミュニケーション担当プロジェクト・アドバイザー 関谷 直也
プロジェクト参加機関一覧

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトのリスクコミュニケーション担当プロジェクト・アドバイザー（リスコミ担
当 PA）をさせていただきます関谷と申します。私は 20 年近く、災害時の情報伝達、火山や水害など自然災害や人為災害時の心理、社会現象に焦点をあてて防災研究を行ってきました。
私たち防災研究では、
危機的な現象（Hazard）と、そのあとの災害（Disaster）を区別します。人体を研究する「基礎医学」
だけで人々が健康に暮らすための「医療」が成立しないのと同様、火山現象の研究、火山観測だけでは火山防災は成り立ちません。自然現象の理解はもちろん必要不可欠ですが、それと社会における災害被害を減らすこと、防ぐことは別のことだからです。
火山噴火における減災・防災のためには火山現象の研究、火山観測、対策技術開発を強化・推進していくとともに、火山周辺住民、メディア、関係省庁、防災関係機関、国民全体が火山研究の現状を理解したうえで、協働して火山に対するかかわり方そのものを考え、火山防災に取り組んでいく必要があります。また火山専門家が、災害関連の法律、制度、災害に関する周辺領域の研究を理解するというだけではなく、防災に関係する研究者・実務家と火山災害についての共通認識を持ち、総力を挙げて火山の減災・防災対策の仕組みそのものを考えていく必要があります。
このプロジェクトでは火山現象の研究、火山観測、対策技術開発の推進および次世代の火山研究者の育成の周辺部分でそれらコミュニケーションや関係づくりのお手伝いをするのが私の仕事と考えています。微力ながら本プロジェクト実施者の皆様に伴走させていただき、我が国の火山防災に貢献していきたいと考えています。

4

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

課題 A：各種観測データの一元化
課題責任機関防災科学技術研究所
課題 B：先端的な火山観測技術の開発

課題 D：火山災害対策技術の開発
課題責任機関防災科学技術研究所

共同実施機関

アジア航測株式会社

課題責任機関東京大学

共同実施機関京都大学

共同実施機関防災科学技術研究所

参加機関

鹿児島大学

参加機関

北海道大学

参加機関

山梨県富士山科学研究所

参加機関

東北大学

参加機関

株式会社大林組

参加機関

東京工業大学課題 E1：空中マイクロ波送電技術を用いた火山観測・監視装置の開発

参加機関

名古屋大学

課題責任機関

参加機関

神戸大学

参加機関

九州大学

参加機関

鹿児島大学

課題責任機関

秋田大学

参加機関

東海大学

共同実施機関白山工業株式会社

参加機関

神奈川県温泉地学研究所
課題 C: 火山噴火の予測技術の開発

九州大学

課題 E2：位相シフト光パルス干渉法を用いた振動観測システムの総合的評価

火山研究人材育成コンソーシアム構築事業

課題責任機関北海道大学

コンソーシアム代表機関

東北大学

共同実施機関東京大学

コンソーシアム参加機関

北海道大学

共同実施機関防災科学技術研究所

コンソーシアム参加機関

山形大学

参加機関

東北大学

コンソーシアム参加機関

東京大学

参加機関

秋田大学

コンソーシアム参加機関

東京工業大学

参加機関

山形大学

コンソーシアム参加機関

名古屋大学

参加機関

茨城大学

コンソーシアム参加機関

京都大学

参加機関

静岡大学

コンソーシアム参加機関

九州大学

参加機関

熊本大学

コンソーシアム協力機関

気象庁気象研究所

参加機関

早稲田大学

コンソーシアム協力機関

国土地理院

参加機関

日本大学

コンソーシアム協力機関

防災科学技術研究所

参加機関

常葉大学

コンソーシアム協力機関

産業技術総合研究所

参加機関

産業技術総合研究所

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

5

課題 A
課

題

A

各種観測データの一元化【事業責任者】国立研究開発法人防災科学技術研究所

各種観測データの一元化

よって火山防災に貢献するためには、
従来の火山研究だけで

地震津波火山ネットワークセンター
火山観測管理室長 上田 英樹

なく、他の研究分野、業界、民間企業、地方自治体などとの連携がますます重要となっています。データを1 か所に集め、誰でもデータを提供でき、また誰でも利用できる環境があれば、これまで火山観測に関わってきた人にとっても、関わっ

はじめに組みを解明するための研究に使われたり、
リアルタイムで気て来なかった人にとっても利用しやすいものになります。
こ

課題Ａ「各種観測データの一元化」は、国立研究開発法人

象庁に伝送されて火山監視に利用されたりしています。
火山

れが観測データの一元化というものです（図１）。

防災科学技術研究所 （以下、「防災科研」という。
）が課題責

噴火による重大な災害が起こる恐れがある場合は、観測デー

例えると、観測を行っている研究所や大学は、観測データ

任機関を担当します。防災科研は、「災害に強い社会の実現」

タの分析などに基づき、気象庁から噴火警報が発表され、各を生産している「農家」です。
現在は、研究などの目的のためを目標に掲げ、
防災科学技術に関する基礎研究や基盤的研究

市町村から避難勧告などが発表されます。このように観測にデータを使いたい人は、「農家」
をあちこち訪ね歩き、直接開発等を業務としています。
また火山観測網などの施設・設データは、火山研究や火山防災にとって、非常に重要なもの

契約してデータを手に入れる必要があります。
そうではなく、備の整備や共用促進、他機関との連携・協力等を通じて大学、となっています。

「スーパーマーケット」に色んな観測データがずらりと並び、誰でも手に取って見比べて手に入れることができれば、もっ民間事業者など他機関の研究開発成果も含めた我が国全体としての研究開発成果を最大化することが求められていま

データの一元化とはす。
これらの使命を踏まえ、課題Ａは、火山研究の活性化や関火山観測を行っているのは、防災科研だけではありませ

係機関の連携の促進を通じて火山災害による被害の軽減にん。気象庁は全国の50 の活火山で火山観測を行っています

資するため、
主に火山観測データを一元化するしくみなどのし、大学、
国土地理院、
産業技術総合研究所、
地方自治体など、研究の基盤となるシステムを開発します。

多くの組織が観測を行っています。
1 つの火山を複数の組織

図２ WOVOdat データベースと使いやすくなり、多くの人が訪れるのではないでしょうか。

データを自動で画像に変換して公開しているため、
専門家以

また、
その「スーパーマーケット」
で新しい発見があったり、外にとっては多少わかりにくいものになっています。しか新しい発想や成果が生まれたりする可能性があります。

し、経験を積めば誰でも火山活動の状態を把握して自分や地域の安全に関わる情報として利用できますので、なるべくわ

海外との連携

かりやすく工夫して公開することを計画しています。

が観測している例も多数あります。この観測データをお互

火山観測は、
フィリピンやインドネシア、
イタリア、
アメリ

また、情報公開は、リスクに関する情報を発信する側と受いに交換すれば、より詳しくマグマの動きを推定したり、こカなど、
海外の火山国でも行われています。
噴火災害は、
日本

け取る側との間との信頼関係のためにも重要です。
観測デー

防災科研は、
火山研究の進展と火山防災への貢献を目的とれまで気付かなかった現象が見つかったりする場合があり国内に限ると他の災害に比べて頻度が低いですが、
世界全体

タは、
主に研究者が書く論文や気象庁から発表される火山情

して、全国の16 の活火山に55 カ所の火山観測施設を設置します。また、観測データと同時に知見や経験も共有することで見ると大きな噴火災害が毎年どこかで発生しています。
た報という形に変えて社会に提供されています。
これらは情報て、火山観測を行っています（写真1）。
この観測施設には、深で、より高度な研究や火山監視を行うことができるようになだし、その１つ１つの火山は、数十年か数百年に1 度の頻度

提供者の考えや判断が含まれた二次情報です。
加工されていさ100 〜200m の井戸の底に設置した高精度の地震計や傾

ります。
そこで、
各組織間で協定を結んで、お互いにデータをでしか大きな噴火を起こしません。
近代的な火山観測が行わない生データは、
人間の考えや判断が含まれていない一次情

斜計、
地上にはGNSS( 全球測位衛星システム) という観測装交換したり、共同研究や火山活動に関する情報交換をしてれるようになってから100 年程度しかたっていないため、

報です。
しかし、
これには火山による変動だけでなく、気象や置が設置されており、
24 時間リアルタイムで観測データを

います。
また、
防災科研はホームページ（http://www.vnet.

それぞれの火山観測所で担当する火山の観測データを見て人工的なノイズが含まれている場合があります。また、機器収録しています。これらの観測装置は、噴火前にマグマが地

bosai.go.jp/）を通じて、データを提供しています。これによいるだけでは、いざ火山が活発化したときに、大規模な噴火のトラブルによりデータが停止したり、異常なシグナルが含下に蓄えられることによって生じる火山のわずかな膨らみ

り火山観測を行っていない大学の研究者なども研究などのに至るのか小規模な噴火で済むのか、
どのような災害が起こまれている場合もあります。このようなデータは、国民に誤や、噴火直前に地下でマグマが岩盤を割って押し広げながら目的に利用することができます。

るのか予測ができません。
世界には約1500 の活火山が知ら

解や不安を与えるため公開すべきでないという意見がありしかし、現在行われているデータの共有は、一部の組織やれており、その中にはよく似た性質の火山があります。デー

ます。
また、
生データはわかりにくいため、そもそも公開する

研究者、データも一部の種類に限られています。
さらに、
このタを交換して他の火山の過去の噴火事例を多数集めて、そ必要がないという意見もあります。
しかし、
我々は、
一次情報

観測データを詳しく分析することによって、マグマの動きデータ共有の方法は、
これまで火山研究に関わったことのなれらと比較し研究することによって、観測データが限られても含めて公開することが火山専門家と社会との信頼関係のを推定することができるので、観測データは、火山噴火の仕い人にとっては使いにくいものになっています。
火山観測にいる火山でも噴火活動の予測ができる可能性があります。

構築に必要だと考えており、
正確でわかりやすい説明を付け

シンガポール南洋理工大学のEOS（Earth Observatory ofて誤解や不安を与えないよう出来る限り努力して公開してSingapore）では、
WOVOdat データベースという、世界中

いきたいと思います。

火山観測網とは上昇する時に発生する小さい地震、
地面のわずかな傾きなどを捉えることができます。

の火山の活発化時の観測データを収集し、各国で共有するプ
ロジェクトを進めています（http://www.wovodat.org/、

観測データを活用した研究開発と社会への価値の提供

図２）。
防災科研は、2007 年からWOVOdat プロジェクトに一元化された観測データは、
だれでも利用することができ

参加しており、
課題Ａでも海外との連携を進めていきます。

ます。火山専門家は火山に関する研究、行政機関は行政サービス、民間企業は企業活動等に利用することができ、国民の情報公開

写真1 岩手山の火山観測施設
6

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

図１ 課題の実施体制

暮らしの向上など、より良い社会を作るために活用できるよ防災科研のホームページでは、防災科研の火山観測データ

うになります。
しかし、専門家以外の多くの人にとって、加工をほぼリアルタイムで公開しています（http://vivaweb2.

されていない生データを扱うのは困難だと思います。
そこでbosai.go.jp/viva/v_index.html、図３）。このページは、専門必要となるのが、観測データを加工して付加価値を付けて提家だけでなく、
地方自治体及び防災機関の関係者や一般市民供するための研究開発です。
この研究は、
他の課題や組織、人も見ることができます。現在は、
1 時間分の地震計データを材育成事業と連携して行います。

1 枚の画像にしたものなど、加工されていない生に近い観測

火山観測データに付加価値を付けて社会に提供するため
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

7

課題 A

各種観測データの一元化

課題 B課

先端的な火山観測技術の開発

題

B 先端的な火山観測技術の開発【事業責任者】国立大学法人東京大学地震研究所
１．火山軽減への取り組み

教授

森田

裕一

２．観測に基づく火山噴火予測

太平洋の下にある岩盤（プレート）が、地下深部に沈み込

上述のように、火山災害の軽減のためには、噴火予測の精

むことによってでき上がった日本列島では、火山噴火と巨度を上げる技術開発が極めて重要です。次世代火山研究推

大地震が発生することは必至です。そのため、私たちは美し進事業の「課題Ｂ：先端的な火山観測技術の開発」では、新い火山のある風景などの豊かな自然の恩恵を享受すると同

たな観測技術や解析方法等を開発し、噴火予測の高精度化

時に、火山噴火に適切に準備して対処する必要があります。

を目指します。ちなみに、課題Ｃはハザードマップや噴火シ

一般的に、そばに火山のない地域に住んでいる人は低頻

ナリオの高精度化を目指したものと考えることができ、課度の火山災害に対する関心が低く、知識が少ないと思いま

題Ｄは避難計画の高度化を念頭に置いていると言えます。

す。それが極めて悲惨な結果となったのが、2014 年御嶽山

つまり、次世代火山研究推進事業は、科学技術面で火山防災噴火でした。登山客の多くは、身近に噴火災害が発生する可体制の高度化を目指すのが目的です。

能性について意識することなく登山し、突然噴火に出会っ

３．観測に基づく火山噴火の予測て被災されました。
この御嶽山噴火を受けて、活動火山対策特別措置法が改正され、図１のような体制を整備して、住民を火山災害から守ることになりました。
図3 防災科研のデータ公開用ホームページ

火山噴火に至るまでの過程を説明し、どのような戦略で噴火予測の精度向上を目指すかを説明します。
火山噴火は、地下にある溶融した岩石（マグマ）が地表

これを簡単に説明すると、それぞれの火山についてどのに達し、空中や地表に放出される現象です。マグマは地下地域にどのような火山災害が及ぶかを事前に想定し、火山100km 付近で沈み込むプレートとともに地下深部に運ば噴火の危機が迫った時に住民に避難を促すというものでれた水成分と、周辺の岩石が反応して溶融し、周辺の固体のには、主に3 つのことを行わなければならないと考えていまを強化することを目指しています。
特に火山防災に関しては、す。この時の判断に使われることになっているのが、気象庁

岩石よりも密度が低いことから浮力で徐々に上昇します。

す。
1 つは、観測データを噴火予測や防災等に使える情報に

国や防災機関、火山専門家だけが努力して実現できるものでの発表する「噴火警戒レベル」です。これが確実で、猶予時

その後、周りの岩石の密度が等しくなる深さで一旦停滞し加工する「レシピ」
を開発することです。
この「レシピ」の１はありません。
火山に関わる人や組織が、お互いに情報を共有

間が十分ある時に発表されるのが理想です。しかし、現実にます。それがマグマ溜まりで、活動的な火山の下にはマグマ

つが噴火事象系統樹です。噴火事象系統樹とは、複数の噴火

し、情報共有に支えられた信頼に基づく協力関係の下、それぞは多くの問題があります。例えば、2014 年8 月に水蒸気噴溜まりがあると考えられています。マグマ溜まりに蓄積さシナリオを１つの系統樹にまとめたもので、その系統樹の分

れがそれぞれの役割を果たしてこそ成し遂げられるもので火、翌2015 年5 月に爆発的なマグマ噴火した口永良部島

れたのち、マグマは徐々に冷却して融点の高い成分から固岐の判断に観測データを利用します。これは、課題ＢやＣとす。
課題Ａが新たに作る一元化の仕組みが、それに貢献するこ

では、噴火警戒レベルは両噴火が始まった直後に引き上げ化し、融点の低い成分は融けたままです。水成分は液相に濃連携して行います。
2 つ目は、専門家の育成です。
観測データとを目指します。

られました。これまでも多くの火山で、同様の例がありま

集する性質があり、水を含む液相は周辺の岩石より密度がす。一方で、レベルを上げたが、噴火しなかったこともあり小さくなり、再度浮力で上昇します。

を読み解いて行政などに助言を行なったり、火山の仕組みを解明する研究などを行ったりする専門家の育成が必要でおわりにす。防災への貢献だけでなく、火山専門家が知る火山の魅力

以上のように、課題A は、単に観測データを研究者の間だや火山研究の面白さも専門家が社会に提供できる価値です。

けで共有しようとするものではありません。
火山が持つ価値

こちらは火山研究人材育成コンソーシアム構築事業と連携

や、火山研究によって新たに生み出される価値を研究者に限して行います。
3 つ目は、観測データや防災に関する情報をらず国民全体で共有し、ともに火山からの恵みを享受するこ国や社会にわかりやすく提供し、防災のための行動を促すよとを目指すものです。平成26 年に発生した御嶽山の噴火災

うな情報提供方法の開発です。
公式には気象庁から火山情報

害では、58 名の方の命が失われ、未だ5 名の方が行方不明にという形で発表され、民間企業等を通じて社会に提供される

なっています。この災害の後、多くの課題が指摘されました

ため、気象庁や民間企業と連携して研究を行う必要がありまが、それらの課題の根底は、噴火災害の頻度がほかの災害にす。
この研究はこれまであまり行われてこなかったこともあ

比べ低いことも相俟って、
火山研究者の多くが火山に関心はり、現在は必ずしも必要な時に適切な情報が得られるわけであるが社会にはあまり関心がなく、社会も火山や火山研究にはありません。わかりやすい情報提供の方法など、課題Ｄと無関心になっていることにあると考えています。課題Ａで連携して研究開発を行います。

は、これらの価値を研究者と社会で十分に共有できていない得ます。これは、気象庁だけに責任があるのではなく、科学

マグマが地表近くまで来ると、周囲の岩石から押される的な噴火予測の技術が完成しておらず、今後も技術開発が圧力が低下し、マグマに溶けていた火山ガスの素は発泡し必要であると捉えるべきです。

てガスになります。気相は液相よりも軽くて変形しやすい

現状を打開し、火山災害による被害の軽減と火山研究の発展

連携の強化
課題Ａでは、一元化を通じて、多くの人との協力関係や連携
8次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトに貢献していきたいと考えています。
図１ 活動火山対策特別措置法の概要の一部
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

9

課題 B
課

サブテーマ 1

先端的な火山観測技術の開発

題

課

課題 B

B

４．
「先端的な火山観測技術の開発」で目指すことするにつれて、マグマの中で更に発泡し、全体の密度が低下

マに含まれる火山ガスの素となる成分量、火道が開放系でするとともに、体積の増加で周辺の岩石を押す圧力が増え、あるか閉鎖系である等の条件や火山内部状態によって異な周辺の岩石を破壊して地震を引き起こし、上昇が加速しまります。そのため、できるだけ多くの観測手段から、火山のす。最終的に、地表に達して噴火に至ります。

状態の微小な変化を捉え、それを適切に評価する必要があ

我が国は世界に先駆けて素粒子ミュオンによる火山浅部

このような過程（図２）の中で、噴火前に地表で色々な現ります。また、マグマの上昇を示す観測量は微小であることの透視（ミュオグラフィ）を成功させ、火口近傍領域には象が観測されます。マグマや火山ガスの上昇で、地震が発生が多いため、容易にはマグマ上昇を捉えられません。そのた

限られるものの、これまでにない解像度で火山浅部の内部したり、地表が変形したり、火山ガスが地表で観測された

め、通常の火山監視に利用している観測点に加えて多数の構造を画像化しました。例えば、浅間山では 2004 年のり、高温の火山ガスが地表に運ばれてくることで、地表直下観測点で測定する必要があります。火山噴火の可能性を十噴火で放出され、現在では固結している溶岩の下にマグマの温度が上昇し、地磁気の変動が観測されます。また、高温

分な猶予時間をもって精度よく推定するためには、新たな流路の上端部が可視化されました（図 1 左）。また、薩摩の火山ガスが地下水を急激に熱すると、沸騰して蒸気噴火

観測手法を開発し、これまでにない観察方法で火山を見る

硫黄島ではマグマ柱上端部に発泡マグマが可視化されましに至ることになります。噴火予測は、観測によってマグマやことや、微小な観測量を適切に抽出するために、噴火前の観た。これらはすべて静止画像ではありますが、2009 年の火山ガスの上昇を捉えることが基本です。

測データを事前に取得し、それからの異常時のわずかな差

浅間山噴火前後の火口底の一部に固結していた溶岩の一部

異を推定する技術を高める必要があります。

が噴火により欠損した様子が透視画像の時系列変化としてので、岩石の小さな隙間を通り、マグマより早く地表に到達します。液相に取り残された火山ガスの素も、マグマが上昇

マグマの上昇のプロセスは複雑で、マグマの粘性、マグ2015 年5 月29 日に発生した口永良部島の爆発的マグ

先端的な火山観測技術の開発

題

B 新たな技術を活用した火山観測の高度化【分担責任者】国立大学法人東京大学地震研究所

教授

田中

宏幸

マ噴火は、この図によく当てはまる噴火でした。この噴火で課題Ｂでは、①多種類の微弱な観測事象として現れる噴可視化されました（図 1 右）、また最近では 2013 年の薩は、約10 ヶ月前の水蒸気噴火後、火山ガス（SO2 等）の濃度

火先行現象を精度よく捉えるため、新たな観測手法を開発

摩硫黄島の小規模噴火においてマグマの上昇下降を示唆す

上昇、山体膨張（地盤変化）、地震活動の上昇、火映現象と続してより多くの情報を得る。②新たな観測手法も含め、既存

る透視映像も取得されました（図 2）。

き、爆発的なマグマ噴火に至りました。つまり、この図で描の装置・データも活用して、現時点における各火山の活動

これらの成果は、ミュオグラフィが火山浅部の動的な構

かれている観測事象が時間を追って発現しました。このよ

状況・切迫度を評価の基準となる基盤的なデータを蓄積し、造を把握し、噴火様式の予測や、噴火推移予測に情報を提うに、色々な観測事象を考え合わせて、地下で起こっている

噴火に先行する現象を即時的に判断する各種ツールを開発供できる可能性を示しています。しかし、現状ではミュオ

ことを推定することが、噴火予測の基本です。この時、よりする。という２つの方向から、火山災害の軽減に資する技術

グラフィデータ解析に時間がかかり、仮に数日間の観測でです。このような事情から、透視画像を論文出版するだけ精度の高い、より多種類の観測情報がある方が、予測精度の開発を行います。

十分な統計精度のミュオグラフィデータが得られたとしでは、火山学者の要求に十分に答えられているとは言えまても、そのデータを即透視画像として提供する事が出来せん。もし、火山学者による透視画像の解釈が進み、火山ていません。また、現状では全ての火山学者が透視画像に活動とミュオグラフィ透視画像の関連について系統的に評向上が見込めます。
図２で示したのは、噴火に至るまでの多数あるシナリオ

具体的には、次の４つのサブテーマに分けて事業を進めます。

図2 薩摩硫黄島で撮影された時系列的ミュオグラフィ透視画像。
赤い部分は密度が高く青い部分は密度が低い。
2013 年6 月16 日と30 日に火映が観測された。

の一つです。例えば、火道（マグマの上昇経路）の発達したサブテーマ１は、宇宙線ミュオンによる火山浅部の透視

アクセス出来る状況にもありません。これは、解析により価することができるようになれば、火山噴火に対する理解

火山では、顕著な山体膨張や地震活動を示すことなく噴火

像と火山活動の相関を見出すために、画像をデータベース生成された透視画像が、ミュオグラフィ研究者グループのも一層深まるに違いありません。そこで、本サブテーマでに至る場合があります。つまり、どのようなシナリオで噴火化し、実際の火山活動と比較し、新たな火山活動評価手法と計算機内に保存されており、他の火山学者がそれを閲覧す

は、ミュオグラフィデータを自動的に処理して即透視画像に至るかを予測することも重要です。それぞれの火山がどなるように目指します。

ることができないからにほかなりません。ミュオグラフィとして提供できる自動処理ソフトウェアを開発し、その結のようなシナリオで噴火に至るかを知るためには、その火サブテーマ２は、リモートセンシング技術（地上設置型

研究者グループ外の研究者が画像を閲覧するためには論文果出力される火山体透視画像をオンラインデータベース化

山の平常時の地震活動、地殻変動、地下構造などの情報を得

合成開口Radar の開発、分光スペクトル画像計測装置の小出版等を待つ必要が有りますが、必ずしも火山学者が要求する事により、リアルタイムで火山学者が閲覧したい期間て、火山内部状態を把握しておくことが重要です。

型化）の高度化を目指し、局所的で微小な地殻変動の検出する観測期間において生成された透視画像とは限らないのの透視画像を自由に取り出せる環境整備を行います。加えて、より詳細な火山体浅部の構造を把握するために、ミュや、火山ガスの遠隔測定を目指します。
サブテーマ３は、火山ガス同位体分析技術の高度化を行

オグラフィ観測装置の高解像度化を図ります。フルハイビ

い、地表で採取された火山ガスがマグマから出たものか、地ジョンから 4K への飛躍のように、従来の４倍を超える画

下水が熱せられて出たのかの判断手法を開発します。

素を提供する事で、より鮮明な火山透過画像を提供できる

サブテーマ４は、全国の活動的な火山を計画的に精密機ようになります。この２つの研究開発を組み合わせ、これ動観測し、火山の構造や既存の観測点からだけではわからまでのミュオグラフィ技術では難しかった噴火様式の予測ない微弱な火山活動を捉えることを目指しています。そこ

や噴火推移予測に情報を提供することを目指します。さらで得た観測データは火山が活発化する兆しがあった時のにミュオグラフィの正しい理解を社会に伝える活動を実施

比較の基準に用います。また、観測データの即時処理を行う

します。

ツール開発を目指します。
この課題で得た結果は、他の課題と協力して、図１で示した活動火山対策特別措置法をより良く機能させるための研究開発として推し進められる予定です。
図2 噴火に至る過程の模式図
10

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

図1 浅間山で撮影されたミュオグラフィ透視画像。
赤い部分は密度が高く青い部分は密度が低い（右）。
2009 年の浅間山噴火前後で撮影されたミュオグラフィ透視画像。
上が噴火前で下が噴火後に取得された画像。
噴火前の火口底の位置に点線を入れた。
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

11サブテーマ 2課

課題 B

B リモートセンシングを活用した火山観測技術の開発【分担責任者】国立研究開発法人防災科学技術研究所

火山災害の軽減においては、火山活動に伴う諸現象を詳細に把握し、確度の高い火山活動予測につなげることが重火山研究推進センター

N

要です。従来の観測に加え、現地観測が困難な火口周辺でサブテーマ 3

先端的な火山観測技術の開発

題

研究統括
小澤 拓

課

課題 B

B 地球化学的観測技術の開発【分担責任者】国立大学法人東京大学大学院総合文化研究科が含まれます。火山ガスは静穏時にも、噴気地帯の噴気や、きるようになります。そこで、本サブテーマにおいては、マグマの熱で温められた地下水（温泉）に溶け込んだ温泉

遠隔地から火口周辺の地殻変動や熱的活動、火山ガス等を

水溶存ガス、火山体表面の土壌ガスなどとして放出されて300m

ためには、より稠密な観測が必要です。そこで、より稠密な地殻変動情報を得ることが可能な衛星搭載型合成開口レーダー（衛星 SAR）
が用いられます。衛星 SAR はレーダーいます。ただしこれらには、マグマ起源のガス成分だけでなく、火山活動に関係のない、大気や天水、生物、岩石などに由来する成分も含まれています。

地殻変動は地下におけるマグマ等の挙動を推定できる重が構築されています。しかし、火山活動の全容を把握する

浩史

や二酸化硫黄、硫化水素、塩化水素、水素、ヘリウムなど生じる現象も把握できれば、より詳しく火山活動を把握で要な観測項目の一つであり、多くの火山で高精度な観測網

角野が放出されます。その大部分は水蒸気で、他に二酸化炭素

Predict: Total Radiance (345℃)

めます。

准教授

火山の噴火時には、火口から大量のガス成分（火山ガス）

LWIR spectrum

計測するリモートセンシング技術についての研究開発を進

先端的な火山観測技術の開発

題

図2 航空機搭載型分光画像センサ（ARTS）
で取得した桜島南岳A 火口、
昭和火口付近の擬似カラー画像（R/G/B = 10260/9243/8678nm）。
SO2 ガスの赤外吸収帯は8670nm 付近に存在するため、黄色に発色した部分（青(B) が弱い）がSO2 ガスの存在を示します。グラフは火口内のある点の赤外線スペクトルを示します。

噴火前にマグマの活動度が高まると、火山ガス中のマグ
マ成分の割合が変動することがあります。これは従来の地球物理学的観測とは全く独立の地球化学的知見であるため、新たな指標として火山観測に導入すれば、噴火の切迫性評価の精度を格段に上げられると期待されます。しかし火山ガス中のマグマ成分の寄与率を定量的に評価することを用いてメートルレベルの空間分解能を有する地表画像をは容易ではありません。

図1 草 津 白 根 山 の 火 山 ガ ス と 温 泉 水 溶 存 ガ ス の3He/4He 比 と3
He/20Ne 比。
He/4He 比 は 大 気 中 ヘ リ ウ ム の 持 つ 値（RA = 1.4 ×–610 ）を1 として表記。マグマ成分と大気成分の混合線上にプロットされる試料のデータが、各々の成分にどれだけ近いかを調べることで混合率が得られます。

4

取得します。さらに、異なる時期に取得した画像と比較す

進行するような地殻変動を検出するためには、新たな観測ることにより、その期間に生じた地表変動を検出すること技術の開発が必要です。そこで、本サブテーマにおいては、

そこで本サブテーマでは、「同位体比」を用います。元

が可能です（桜島における検出例を図 1 に示す）
。この解

場所を選ばずに、どこでも高精度に地殻変動を観測可能な、素には化学的な性質は同じでも、質量が異なる「同位体」で計測する技術を開発します。そして火山ガスの放出が明析には専門的な知識・技術を要するため、その利用は一部

可搬型レーダー干渉計の開発を進めます。その計測原理はがあり、それらの個数の比が同位体比です。ヘリウムの同確な火山でのオンサイト観測によりマグマ成分の放出率のの専門家に限られています。そこで、本サブテーマにおい

衛星 SAR とほぼ同様ですが、地上から観測するため、高位体比（ He/ He 比）とヘリウムとネオンの比（ He/ Ne

推移を調べ、噴火の切迫性評価の高度化と、噴火タイプのては、衛星 SAR データを火山研究や火山活動評価に使用

頻度な観測が可能という利点があります。

比）は、マグマと地殻の岩石、大気で異なるため、火山ガ

迅速な判別に貢献することを目指します。

3

4

4

20

しやすい地表変動データに変換し、データベース化を進め

火山の地熱温度分布、火山ガス、火山灰等の計測は、火スの He/ He 比と He/ Ne 比を調べれば、マグマ成分

しかし火山は生きており、新しい技術の実用化まで待っます。一方、衛星 SAR による地表変動データの時間分解

山の活動度や火山災害の状況把握に役立つ重要な情報を得の割合が分かります（図 1）。同様に二酸化炭素を構成すてはくれません。そこで将来オンサイト観測を行う箱根山、

能は人工衛星の回帰周期に制限されるという短所がありまることができます。それらを計測する技術の一つとして、る炭素の同位体比（ C/ C 比）からも、その起源を知る

草津白根山、伊豆大島、桜島などの火山で、従来の手法にす。よって、火山活動が活発化した場合に生じる、数日で様々な波長の光を計測する光学的リモートセンシング技術

ことができます。また噴気中の水蒸気を構成する水素のよる試料の採取と分析も実施し、現在の火山活動度と、火が活用されています。近年においては、航空機等に搭載す同位体比（D/H 比）や酸素の同位体比（ O/ O 比）も、山体周辺の深部起源ガスの上昇状況を把握します。また航る大型の分光装置を用い、観測対象の光学的特性（光のス

水蒸気爆発かマグマ爆発かといった噴火タイプや、噴気の空機を用いて採取した噴煙の水素・酸素同位体比の高精度ペクトル）を計測することにより、多様な表面現象（温度、温度を反映するため、火山観測に有用な地球化学的指標で分析から、噴気孔における火山ガスの温度を求める、新し

ガス濃度、物質等の分布）に関する観測情報を取得できるす。

い遠隔測定法を確立します。火山は海底にもあり、それに

図1 衛星SAR（だいち2 号のPALSAR-2）
データを解析して得られた桜島の地殻変動。
色は2015/8/10 から2015/8/24 の期間に生じた、
衛星－地表間距離の変化を示します。
12

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

3

4

4

13

20

12

18

16

ようになりました（桜島における観測例を図 2 に示す）。

しかしこれまで同位体比は、実験室に持ち帰った試料による熱水やガスの放出は船舶の航行の安全を脅かします。

このように、この技術は火山の多様な表面情報を取得でき

ついて、複雑な分離・精製操作を施した後、大型の質量分

そこで陸に近い海底火山での水・ガス試料の採取・分析技るという長所がありますが、装置が大型で専用の観測機を析計を用いて測定されてきたため、火山近傍のフィールド術も開発し、継続的な観測を可能にします。これらのため必要とするため、一般的に広く普及させることは困難といにおけるその場（オンサイト）分析ができず、火山活動のに実験室で行う分析にも、高スループット化や高精度化をう問題があります。一方、最近では、手持ちが可能な可搬ようなダイナミックな現象の追跡への応用には限界があり施します。

型のカメラ型装置（可視・赤外カメラ）が普及してきましました。そのため噴火の先駆現象かもしれない同位体比変

最後に、地球化学に立脚して火山研究に携わる人材の不た。この装置はヘリコプターや地表から火山の表面温度を動が事後にしか判明しないことも多々あり、防災に活用で足はとくに深刻ですので、本サブテーマへの参加を通して容易に把握できるという長所があります。しかし、単一波きませんでした。

高度な分析手法を習得しただけでなく、自ら新たな分析技

長の計測の為、SO2 ガスの計測や正確な温度推定はできな

そこで本サブテーマでは、最先端のレーザー計測技術といという問題があります。これらの技術の長所を合わせ持

質量分析技術を取り入れ、火山ガス中の化学成分（水蒸気、つ実用的な装置を実現するため、本サブテーマにおいては、

二酸化炭素、二酸化硫黄、硫化水素、塩化水素など）とマ

可搬型のカメラ型装置に大型の分光装置の技術を組み込む

グマ起源ヘリウムの濃度や、二酸化炭素の 13C/12C 比、水研究開発を行います。

蒸気や水素の D/H 比および 18O/16O 比を、可搬型の装置術の開発もできる、将来の火山化学の担い手を育成することにも力を注いでいきます。

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

13サブテーマ 4課

課題 B

先端的な火山観測技術の開発

題

B 火山内部構造・状態把握技術の開発【事業責任者】国立大学法人東京大学地震研究所

教授

課題 C
課

火山噴火の予測技術の開発

題

C 火山噴火の予測技術の開発
森田裕一

１．噴火発生確率に必要な多項目・精密観測【事業責任者】国立大学法人北海道大学大学院理学研究院

教授

中川

光弘

課題の概要

日本における火山噴火予測は、1910 年の有珠山噴火に遡り

課題C では国内の主要な活火山を対象に噴火履歴の解明ます。洞爺湖畔で地震観測をしていた東京帝国大学大森房吉と噴火事象の解析を行い、得られた情報を数値シミュレー

教授は、噴火前に微小な地震が多発することに気づきました。

ションで解析することによって火山噴火の予測技術を開発

その後、色々な火山での観測研究が進み、地震活動が高まっします。そして事象分岐判断基準が伴った噴火事象系統樹

たのち噴火する例が多数見つかりました。一方で、噴火しないを整備するとともに、噴火発生確率の算出に向けた検討をで活動が終息する実例も多くあることがわかりました。例えば、行います。本課題は、C-1：「火山噴出物分析による噴火事象

1970 年代後半から活動が始まった伊豆東部火山群（静岡県伊分岐予測手法の開発」、C-2：「噴火履歴調査による中長期噴東市沖）では、約 50 回の群発地震活動のうち、噴火したのは火予測と噴火推移調査に基づく噴火事象系統樹の作成」、

1989 年７月の海底噴火の１回だけです。

C-3：「シミュレーションによる噴火ハザード予測手法の開地震活動の増加で噴火の確率を推定すると、統計学的には、

発」の3 つのサブテーマの研究が並行して、かつ密に連携し以下のように記述できます。

ながら実施されます（図１）。

Prob( 噴火│火山性地震 )＝ Prob( 火山性地震 ) ＊Prob( 火山性地震│噴火 )ここで、Prob( 噴火│火山性地震 ) は火山性地震が発生した
場合に噴火に至る確率、Prob( 火山性地震│噴火 ) は過去の噴
火の際に火山性地震が発生していた確率、Prob( 火山性地震 )は火山性地震が発生している確率です。例えば、これまでの噴火の例から有珠山は、Prob( 火山性地震│噴火 ) が１に近く、
伊豆東部火山群はこの 30 年間の平均で 0.02 程度であると推定できます。Prob( 火山性地震│噴火 ) を決めるには多くの事例を集める必要があり、地道にデータを積み上げる必要のある
大変時間のかかることで、今後の課題と言えます。
一方、Prob( 火山性地震) の項に注目すると、火口近傍に十分な観測点があり、極めて小さな火山性地震も観測できる場合は、
Prob( 火山性地震) は0 か1 のいずれかですが、実際には限られた観測点のデータしかないため、噴火に結び付く火山性地震がどれ位発生しているかは確率的に評価するしかありません。
つまり、噴火確率の精度を上げるには、観測の精度を上げる必要があります。そのため、火山が活発化の兆しがある時に、機動的に観測を強化して観測の精度を上げること、更に、火山性地震以外の他の観測あ結果も考慮して総合的に判断するす

測したところ、
右図のように震源は、
これまでの推定よりも浅く、

機動観測の重要性を実例によって示します。図 1 は 2008
年末ごろから噴気が増加し、火山性微動が頻発するようになった吾妻山（福島県）で発生している微小地震の震源を推定したものです。この火山には、山頂から５㎞以内に監視目的に３点の地震観測点（左図黒＋）があります。これらから推定された
震源分布を左図の赤丸で示します。一方、東北大学が機動観測を実施し、山頂付近に地震計を３点（右図青＋）追加して観14

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトに10 火山について研究を行うとともに、それ以外にC-2 と山頂南側でほぼ鉛直に分布していることがわかりました。この連携して噴火履歴調査で収集した試料の一部の解析も行い

震源の分布の違いは、今後の火山活動の推移を予測するためます。さらに、より多くの火山噴出物の分析データを収集しに重要な情報です。

噴火事象分岐予測に資するため、分析・解析プラットホー
ムを整備し、広く火山研究者や学生に開放するための利用

３．サブテーマ４での具体的な計画

環境の整備を行います。

上記のような機動観測を活動的な火山を対象に計画的実施
し、正確で詳細な火山活動の情報を事前に集積することが重C-2：噴火履歴調査による中長期噴火予測と噴火推移調査

要です。
このサブテーマでは、全国の大学の研究者が中心となって、表１に示す 10 火山で機動観測を実施します。また、火山性微動を検出する、地下比抵抗から火山内部状態を評価するに基づく噴火事象系統樹の作成
図1 課題C の実施内容の全貌等のいくつかの処理ツールも作成します。

る必要があります。

２．定常観測を補完する機動観測の重要性

図2 課題C で対象とする火山（C-1 およびC-2）

図1 吾妻山機動観測による震源情報の改善

表１ 機動観測実施予定の火山
実施火山
霧島硫黄山
箱根山
倶多楽
三宅島
草津白根山
蔵王山
伊豆大島
有珠山
新潟焼山
富士山

機動観測の主たる狙い
水蒸気噴火の可能性調査
熱水を供給するマグマ溜まりの推定
水蒸気噴火の原因の熱水系の探査
開放系になった火道でのマグマ蓄積
熱水構造とそれを作るマグマ溜まり
マグマ供給系と地震活動の現状
マグマ蓄積と噴火準備過程
マグマ蓄積と噴火準備過程
比抵抗構造による熱水系の探査
熱水系と火山ガスの関連

本サブテーマでは、活動的であることや噴火した際の社会的影響が大きいこと等を考慮して選定した26 火山を対象に、主として地質学的および物質科学的手法に基づいて各サブテーマの概要

長期的な噴火履歴を明らかにし、さらに個々の噴火の様式

C-1：火山噴出物分析による噴火事象分岐予測手法の開発とその推移を可能な限り詳細に解明します。また当初の5

本サブテーマでは、国内の代表的な活火山について（図年間は、最重点火山として摩周・鳥海山・浅間山・阿蘇山・

２）、噴火の過程が既知である歴史時代の噴火の噴出物の鬼界（薩摩硫黄島）の5 火山を選定し、ボーリング掘削やト解析を行い、深度（圧力）・温度・含水量といったマグマ溜

レンチ調査を集中的に実施して、より高精度に噴火履歴をりの状態、噴火に先立つマグマ混合から噴火までの時間ス

解明します。そして、各対象火山について高精度の時間－噴

ケール、マグマの上昇開始から噴火開始までの時間スケー

出物量図（階段図）を作成するとともに、噴火履歴に対応す

ルを明らかにします。この際、本研究で新たに得るデータにる噴出物の物質科学的解析に基づいたマグマプロセスの解

加えて、既存の研究成果も適宜参照して、火山噴出物から噴明を行い、個々の火山で中長期噴火予測、および分岐確率の

火事象分岐予測判断を行う基準を検討します。計画期間内入った噴火事象系統樹の作成を目指します。
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

15

課題 C

サブテーマ 1

火山噴火の予測技術の開発
課

C-3：シミュレーションによる噴火ハザード予測手法の開発

シミュレーションに活かされます。

本テーマでは、火山噴火発生確率の定量化に向けて、演繹

課題A, B, D とは、火山噴火発生確率の検討における課的（決定論的）手法による確率計算手法の開発を行います。

題A の帰納的手法と本課題の演繹的手法との密接な連携、本事業の7 年目までは、火山噴火予知・火山災害評価のた

課題B の観測パラメータと本課題のシミュレーションパラ

めの個別の事象についてのモデル化と数値シミュレーショ

メータとの連携、リアルタイムハザード予測に必要な観測ン技術を開発します。その際、それぞれの事象を支配するパ情報について課題D-1 との共有、メソスケールでの降灰予

ラメータの洗い出しと、その感度解析を行います。なお、特課題 C

火山噴火の予測技術の開発

題

C 火山噴出物分析による噴火事象分岐予測手法の開発【分担責任者】国立大学法人東京大学地震研究所

准教授

安田

敦

「噴火事象分岐判断手法の開発」という聞き慣れない言葉

火山噴出物の解析に際しては、特に (1) 斑晶組成、(2) 斑

測技術について課題D-2 との連携、ハザード情報の表現手から、皆さんはどのような研究がおこなわれることを思い描

晶量、(3) メルト組成 (+ 含水量 )、(4) 石基組織、(5) 斑晶累に火山現象を直接的に支配する物性パラメータの把握が不法の取り扱いや噴火発生確率などについて課題D-3 との連くでしょうか。火山体の地下で何らかの異常が観測された際

帯構造 に着目して分析を行います。(1)-(3) は、噴火前のマ十分であるため、実験的手法を用いて物性モデルの開発も携、などが行われます。

に、それが実際の火山噴火に到るのか、それとも噴火未遂でグマの状態を示す量であり、マグマの爆発性や、噴火を継続行い、その成果を数値シミュレーションに取り込み、高度化

C-3 では特に他分野との連携・融合を重視しています。

終わるのか。あるいは実際に噴火が開始したとして、それがする能力の指標になると考えられます。(4) は、マグマの上をはかります。本事業の8 ～10 年目では、各事象の発生条

例えば数値シミュレーションやハザード評価システムの開穏やかな溶岩流となるのか、それとも火砕物を広範囲に飛散

昇速度を記録していると考えられており、もし過去の噴火に件について、感度解析の結果を踏まえて、もっともらしいパ

発にあたり、計算科学分野から最新のアルゴリズムの知見させる爆発的噴火となるのか。噴火は短期で収束するのか、

おいてマグマの上昇速度と噴火様式との間に良い対応関係がラメータ範囲での事象発生条件を抽出し、火山ハザード評を導入します。そして溶岩流シミュレーションのベースをそれとも長期間にわたって継続するのか。こうした判断を行得られれば、次の噴火においても、物理観測等から読み出し価システムおよびマグマ移動過程評価システムを開発しま

原子力工学から導入し、また物性モデルの構築、岩脈貫入にうことが「噴火事象分岐判断」です。ひとたび噴火の発生をたマグマの移動速度をこの対応関係にあてはめて、噴火様式

す。また、多パターンの数値シミュレーションの実施を踏まおける破壊過程などの知見を材料工学・物性物理学から導予想させるような事象が観測されると、火山研究者はその後の予測ができるかもしれません。(5) は、地下におけるマグ

えた、事象分岐確率の提示を行い、一元化システムでの運用入します。特に火山噴火確率の検討にあたり、統計学の知見の噴火の進行について色々な判断を迅速に行うことを求めら

マの注入が噴火の引き金となる場合を想定して、斑晶内部のに移行します。

を導入した検討を行います。
C-2 やC-3 では、海外の研究機れます。この際に判断の助けとなる様々な物質科学的データ

元素拡散解析からマグマ注入から噴火に到るまでの時間を推関と情報交換や連携をとって研究を進めます。特にC-1 でを集めて、いつでも使えるように情報を整理することが、本定しようというものです。仮に、ある火山の過去数回の噴火得られた組成分析のデータベースは海外の分析データ公開

研究の主目的です。

において、マグマ注入から噴火発生までの時間がほぼ一定で火山噴出物を解析して得られるデータは多種多様です。どあるとわかっているとします。すると、未来の噴火で観測か

本課題の研究成果は火山研究人材育成コンソーシアム構のようなデータがどの噴火事象分岐判断に対して有効である

らマグマの注入が推定された際には、その一定期間内は厳重

築事業での講義・演習に活用され、また火山研究人材育成

かは、まだ十分には明らかになっていません。そこで私たち警戒として火山監視を行い、もし何事も無ければ警戒解除とコンソーシアム構築事業における人材育成の場として本課

は、観測や歴史記録によって噴火の様子や推移について知るする、といった噴火対応もできるでしょう。

題は利用されます。特にC-1 やC-2 で行う地質調査や物質ことができる比較的最近の噴火について、マグマの状態や運さて、私たちは事業期間内に 10 程度の火山について上記

科学的解析は、地質・物質科学分野の大学院生の研究課題

動がそれらの火山噴出物にどのように記録されているかを調のようなデータを集め、火山噴出物分析が噴火事象分岐判断として適しています。さらにそれぞれの分担機関が大学院べることを計画しました。例えば、噴出する直前のマグマのに有効かどうかを検討します。このためには、かなり大量の生を受け入れ、地質調査や化学分析の訓練を行うことも想

温度や圧力や含水量といった情報は、火山が噴火を継続する

火山噴出物試料を効率的かつ精度良く分析しなければなりま

定しています。その意味で「人材育成事業」においての地質・能力と密接に関係すると考えられています。そこで、噴火のせん。したがって、10 年計画の 1 年目と 2 年目は主として物質分野の教育・訓練の大きな部分を、本課題が担うこと

最初に得られた火山噴出物を分析してマグマの温度や圧力や火山噴出物試料を高効率・高精度で分析できる分析・解析環になると考えています。

含水量を読み出し、その結果をその噴火に実際に観察された境の構築を行います。その後、次第に火山噴出物を分析して噴火の経緯と比較して、噴火事象分岐となるような「しきいデータ収集することに重点を移してゆき、10 年計画の終了

値」探しを行うのです（図１）。こうした「しきい値」は火

時には、分析対象とした火山については噴出物の特徴を一望

本事業の目標である噴火予測技術は、火山の監視、防災対

山ごとに異なっていることが予想されます．そこで、１つのできるオンラインカタログ（図２）を作成して噴火予測に貢策、噴火対応等で必要とされ、広く社会で活用されることが火山について最近の数回の噴火の試料を分析して、火山ごと献するとともに、次世代の火山研究者に実用的な分析・解析

期待されます。また主要な成果物である各対象火山の「中の「しきい値」を探す予定です。

環境を引き継いでいく計画です。

の主要な運営サイトと連携する予定です。

社会的意義
図3 課題C と他課題・火山研究人材育成コンソーシアム構築事業との関係

長期噴火予測」および「噴火事象系統樹」は、気象庁や火山

連携

防災協議会での噴火シナリオの検討や避難計画などの防災課題C は、C-1 ～3 のサブテーマ間だけでなく、他の課対策に不可欠な基礎資料となるはずです。また、地元住民を題（A, B, D）、外部の研究機関、および人材育成コンソーシ対象とした各火山の研究成果や中長期噴火予測についての

アム事業と深く連携しながら実施されます（図３）。課題C

普及講演を平成30 年度からは毎年行うことを計画してお内では、C-2 から提供される各火山における過去の噴火推り、火山研究への理解と火山防災への意識の向上に役立つ

移や噴火規模のデータを用い、C-1 で噴火事象系統樹作成と考えられます。また火山ハザード評価システムの実現は、のための分岐条件の検討が行われます。一方、
C1 から提供

噴火時の対応だけでなく、火山防災対策へ活用されることされる最新の火山深部情報は、C-2 で行われる噴火予測手が期待されます。

法開発に活かされます。またC-1 から提供されるマグマ溜
り深度や上昇速度の情報、
C-2 から提供される噴出量、噴出率、火口位置・形状などの地質データは、
C-3 で実施される
16

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

図1 噴火事象分岐判断の一例

図2 火山噴出物カタログ（案）
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

17サブテーマ 2
課

課題 C

C

サブテーマ 3

火山噴火の予測技術の開発

題課

噴火履歴調査による火山噴火の中長期予測と噴火推移調査に基づく噴火事象系統樹の作成【事業責任者】国立大学法人北海道大学大学院理学研究院

教授

し、26 火山を選定しました（図2）。さらにその中からボーを行うためには、噴火の準備過程から噴火の開始～終了ま

リングやトレンチ調査を当初の５年間に集中的に実施するでの種々の観測データ、および火山内部のプロセスを記録

最重点火山として、摩周・鳥海山・浅間山・阿蘇山・鬼界（薩した物質科学的情報を得ることが重要です。これらのデー

摩硫黄島）の 5 火山を選びました。本課題では時間と手間タが得られると、噴火準備の場とプロセス、噴火様式の変のかかる地質調査や噴出物の物質科学的解析を基盤とする化を支配した現象、そして噴火が終了するに至った条件なため、多くの機関から専門家を結集し、プロジェクトの開どが実証的に解明される可能性があります。そしてそのよ

始時点において 7 大学および産総研から 21 名で分担する

うな事例研究を多数蓄積することにより、火山噴火予測技

体制となっています（図 2）。そして特に、火山噴出物の術が確立されると期待されます。

高度な全岩化学組成分析・微小領域化学組成分析を行う場

そこで本サブテーマでは、主として地質学的および物質として「マグマ変遷解析センター」を課題責任機関である

科学的手法に基づいて複数の活動的火山を対象に研究を展

北海道大学に設け、参加機関の研究者・大学院生に開放し開し、(1) 個々の火山における高精度な噴火履歴の解明、(2)て、高精度かつ多種類のデータの蓄積をはかります。

個々の噴火における噴火推移の復元、(3) 1 と 2 の成果に基づいた高精度の時間－噴出物量図の作成、(4) 噴火履歴・推移に対応する噴出物の物質科学的解析に基づいたマグマ
プロセスの解明、を行います。そして特に (3) の階段図と(4) のマグマプロセスの長期変遷の情報をもとに中長期噴
火予測手法の開発を行い、個々の火山で中長期噴火予測を行います。また個々の噴火についても噴火推移を高精度で明らかにし、それらの情報を各火山でできる限り多く蓄積【分担責任者】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 副センター長 藤田 英輔
火山活動や火山災害の予測の評価のために噴火事象系統樹を作成します。これは、火山活動が平常な状態から、活発化が認められ、噴火に至る過程において、その切迫性、噴火様式、可能性のあるハザードの種別、我々の生活や社会活動に与える危険性など、多くの可能性を体系化してツリー状に示したものです。現象が進むにつれて複数の可能性が出てきますが、そのいずれの分岐に向かうのかを判断し、火山の状況を把握できれば対策をとることが可能となります。この分岐判断の基準をシミュレーションにより検討します。
火山噴火とそれに伴う火山災害は、複雑な物理的・化学となるマグマは、液体だけでなく、火山ガスのような気体

２）火山災害軽減のための噴火ハザードシミュレーション

や冷えて固まった固体などが混ざり合ったもので、複雑なの開発・高度化を実施します。１) では、地下におけるマ動きになります。また、マグマは地表に噴出するときにはグマの移動過程、気液二相系としての流動様式と噴火様式

約 1000℃もの高温ですが、温度の変化により粘性が変化についての解釈を行い、噴火に至るまでの事象分岐の判断するなど物性も変わります。このため、災害をもたらす火

基準について体系的に整理します。また、室内実験を実施

山噴火の現象としても、溶岩流、火砕流、噴煙・降灰、噴し、マグマ移動過程に影響を与える物性についてのモデル

石など多岐にわたります。また、噴火予知のために地下にを構築し、シミュレーション化する数値モデルの高度化をおけるマグマの動きを把握することも重要です。

行います。２）では噴火発生時における溶岩流・降灰・噴煙・火砕流・噴石などの多様な火山現象に対して一元的に定量化を行い、噴火ハザードを高精度で評価可能なシステ指します。さらに火山毎における噴火事象の特徴、およびムを作成します。これらの成果により、火山活動から火山

共通する事象を明らかにして、火山噴火事象のモデル化に災害発生までの事象系統樹の分岐を評価するパラメータを必要なパラメータ、例えば噴出量と噴火推移（噴出率変化）

与え、火山噴火発生確率の算定に貢献することを目指してやマグマ物性（組成、斑晶量、温度）などを、連携する課います。

題、特に C-1 や C-3 課題に提供します（図 1）。

数値シミュレーションの結果から、被害予測を行う一例

図２ 本課題の研究組織、および対象とする火山として富士山周辺で溶岩流が発生した場合におけるハザー

こと、噴火様式が卓越すること（カルデラ噴火、爆発的噴火など）、噴火した際の社会的影響が大きいこと等を考慮

図２ 富士山における仮想溶岩流による建造物被害推定シミュレー
ション

的な要素の組み合わせにより発生します。火山活動の原因することで、分岐確率の入った噴火事象系統樹の作成を目

本課題における重点的な調査対象として、活動的である

火山噴火の予測技術の開発

C シミュレーションによる噴火ハザード予測手法の開発

中川 光弘

課題 C の最終目標である「火山噴火の予測技術の開発」

課題 C

題

ド予測を可視化したものを示します（図２）。この図では、最終的には、本課題では研究対象とする各火山について、

数値シミュレーションにより計算された溶岩流の到達範囲

過去数万年間あるいはそれ以上の時間軸で時間－噴出量階が赤で示されており、建物（青）に被害を及ぼした場合に段図を作成し、それに対応したマグマ変遷の情報を完備させます。そしてこれらの情報をもとに中長期噴火予測手法を開発し、噴火活動の中長期予測を作成・公表するとともに、活動履歴をもとにした噴火事象系統樹を整備します。
最終的には、これらが地元の自治体、火山防災協議会、および住民に周知され、長期のインフラ整備計画、火山防災および住民教育に活用されることを目標としています。

図１ 火山現象の数値シミュレーション例

黄色であらわしています。数値シミュレーションでは時々刻々変化する状況を示しながら、被災建物数や避難などに

このような複雑な現象のメカニズムを明らかにし、火山使える道路の情報などを提供することができます。本プロ

災害の発生を予測するため、数値シミュレーションは有効ジェクトでは、今後、首都圏における降灰被害予測などをな手段です（図１）。それぞれの火山の現象がどのように対象として実施してまいります。

起こり、どのように災害をもたらすのかについて、火山観測データや実験データから得られる情報と理論を踏まえ、より高度で精度の高いモデルをつくり、予測につなげたいと考えています。

図1 課題C-2 の研究手法と期待される成果、および関連課題および火山研究人材育成コンソーシアムとの関連
18

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

本サブテーマでは、１）火山噴火予知・推移予測に資する地下におけるマグマ移動シミュレーション、および、
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

19

課題 D
課

題

D

火山災害対策技術の開発【事業責任者】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長

中田 節也

火山災害対策技術の開発

前の観測データや気象情報から、予想される噴火に伴う火

くつかの大噴火において、噴火警報をタイムリーに上げ下

山灰の移動拡散・浮遊や降灰のリスクを事前に予想し、そげし災害を最小限に抑えてきています。インドネシアではれを災害対策に活かす研究を進めることにしています。そ

小噴火の予測は難しいのかもしれませんが、観測網整備とこでは、浮遊する火山灰については MP レーダーや GNSS

火山警報の効率的な出し方とは必ずしも直結しないことをなどの最新の技術を活用して、火山灰の挙動を捉え降灰モ示しているようにも見えます。インドネシアの日本との違本研究課題では、火山災害に対応するため、リアルタイで破壊された火口近傍の観測点がなかなか復旧できないこ

デルに反映するというリアルタイム予測情報を提供する予いを見ると、火山噴火の研究機関と防災機関が一体化してムで状況を把握するとともに、そのデータを迅速に解析とや、火口や噴出物の状況把握を含めて噴火の初期情報に定です。これらの観測や予測情報に合わせて、課題 A でいること、観測から情報発信までの速さと決断力などにつし、その後の推移予測とリスク・クライシス評価、さらに欠け、迅速な判断ができないことがしばしばありました。

整備するデータベースの活用を行い、災害に関する関係者

いて、日本との大きな違いがあるように見えます。インド

は対策技術の提供までを一連で行う技術を開発します（第これを補うためには、総合観測班を噴火の前兆が現れた時（自治体や火山災害協議会に参加する専門家）が必要とす

ネシアに限らず、主な火山国において、日本だけが火山研

１図）。

点で立ち上げることと同時に、噴火発生前後からドローンる情報や知識を提供するための情報ツールを開発します。

究と火山防災の担当機関が別々になっています。そのため、噴火の発生と同時に、火口付近の状態や噴出物の広がりなどの無人機を用いて火口付近の地形や噴出物に関するリ

気象業務法においては、地震や火山噴火に関わる地象の日本においては本研究が目指すように、観測データを一元について、できるだけ詳しい情報を取得することが重要でアルタイムの災害情報を取得する技術を開発し、その情報

予報は気象庁が行うこととなっており、気象庁以外の者が化するとともに、観測から予想される現象や災害をいち早す。最近の噴火においては、安全上などの様々な縛りがあの迅速な提供や解析データの共有が重要になってきます。

予報業務を行おうとする場合は気象庁長官の許可を受けなく把握・予測し、防災対策に生かすという速やかな連携がり、火口付近に接近できないという事態がしばしば起こり

また、噴火の規模によらず、火山灰の浮遊・降灰は火山現ければならないと気象業務法で明記されています。このよ重要になると考えらえます。日本では気象業務法による縛ました。火山噴火予知連絡会総合観測班では、噴火の状況

象の中で、最も広範囲に影響を及ぼす災害です。富士山のうな縛りのある背景であっても、大学や国立研究開発法人

りはありますが、観測されたデータをできるだけ分かりやを総合的に判断するために、火山研究者が噴火時において次の噴火においても首都圏への降灰が大きな課題となりまなどの火山噴火に関わる研究者は、火山災害の軽減のため

すい解説をつけてリアルタイムで見せる工夫をするとともも観測や調査の目的で、安全を確保しながら規制区域に入す。そのため、噴火に伴う火山灰の浮遊や降灰に関するモに火山噴火予測技術の高度化を目指して研究にこれまで進に、それらが対象火山の噴火事象系統樹のどこに位置するることができます。しかし、その総合観測班は立ち上げにデルやシミュレーションを用いて、噴火前からの観測に基めてきており、気象庁が行う火山現象の予報業務に活用すのか、どのような災害が起こりうるかなどを含めて、噴火

時間がかかりすぐには入域不能であったり、立ち上がってづくリアルタイム降灰予測情報が重要であると考えられまる予測技術の向上に貢献してきました。2014 年の御嶽山に関係する関係者に必要とする情報をリアルタイムで提供も火口に接近できない事態もありました。そのため、噴火す。本課題では桜島火山をケーススタディとして、噴火のの火山災害を経験して、活動的な火山の火口近傍に観測点するツールを開発する必要があります。この部分は本プロが整備されました。火口近傍に観測点があった方が様々な

ジェクト全体のアウトプットとしても極めて重要な部分を異常を捉えられるに違いありません。しかし、より弱い異占めます。

常が捉えられるということと、噴火予測ができるというこ

次世代火山研究推進事業においては、火山観測データのととは別です。御嶽山噴火においても、異常は噴火の約１ヶ一元化が大きなテーマとなっています。このプロジェクト

月前から捉えられていましたし、その意味がようやく解読の目的は観測データの「一元化」にあるのではなく、一元され始めた段階です。

化されたデータを活用して全国の火山コミュニティーの研一方、日本では火山観測研究が始まってから、まだ規模究が推進され、緊急時に、自治体や火山防災協議会に参加の大きな噴火を経験したことはありません。また、それにする専門家などに必要とされる情報が分かりやすく迅速に対する噴火警報を出したことはありません。それに対して、提供でき、彼らが有効な救援や避難の対策が取れるように観測技術や研究が日本に比べて発展途上であるインドネシなることです。

ア共和国においては、日本では最近観測したことのないい

図１ 課題D サブテーマ間およびプロジェクト全体の連携を示す図20

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

21

サブテーマ 1課

課題 D

サブテーマ 2

火山災害対策技術の開発

題（ドローン等）による火山災害のリアルタイム把D 無人機
握手法の開発【分担責任者】アジア航測株式会社総合研究所

技師長

千葉

課

課題 D

火山災害対策技術の開発

題D リアルタイムの火山灰ハザード評価手法の開発

達朗【分担責任者】国立大学法人京都大学防災研究所 教授

井口正人

本サブテーマでは、人が容易に近づけない噴火後の火口周辺に対してドローンや遠望カメラ等を適用し、発生現象の把握や防災行動に資する映像の解析ならびに地形情報作成を迅速に行う技術を開発します（図１）。
防災行動を判断するために必要な現地情報には、地震やひずみ等の計器観測データのほか、可視画像ならびに熱映像等があります。現時点では、噴火後に飛行機に乗り、専門家や報道機関等が撮影した映像から経験的に類推している部分のシステム化が目的です。
写真1 桜島の昭和火口から上昇する噴煙

取り組む課題①：噴火後の詳細情報取得の迅速化

火山噴火によって放出される火山灰は、
農林水産業や健康へ

安全上の問題から、噴火直後の火口周辺の細部把握や地も降雨時の土石流や泥流の発生といった二次災害を引き起こ内”に、火山技術者を通じて噴石・溶岩流等の特徴や経時す要因ともなります。

変化状況に関して情報提供するためのシステムを開発することを目標に設定します。

図２ H28 阿蘇山噴火後に実施したドローン撮影と３Ｄモデル

取り組む課題②：画像解析技術の高度化

平成 28 年度は以下の通り研究を進めています。

ドローンの技術は最近数年間で飛躍的に進展しています①噴火時の無人機による観測手法の検討

検討は遅れています。そこで、無人機の技術進展に期待し噴火時における防災・対策分野でのドローン等の活用事

つつ、取得データの処理・解析速度や精度を向上させるこ例を収集・整理するとともに、現実に起こりえる噴火発生とと遠隔から取得できるデータの活用方法の開発、マッピ

シナリオを設定します。シナリオにそって、立ち入り可能

ング技術の応用等も考慮して、出来る限り迅速に情報提供

範囲や現時点で実現できる無人機等を使った観測・撮影可する仕組みを検討します。

能条件、支障となる事項を洗い出して、対応計画を立案しなお、本研究期間中に噴火が起きた場合には、検討中のます。

内容をふまえた空域からの写真取得や詳細地形データ作成等を行い、迅速に情報提供する予定です。

を図ります。

の被害、交通網の停止を引き起こし、さらに噴火活動静穏化後

形情報取得には時間を要します。本研究では、“24 時間以が、防災に役立つアウトプットを作るまでの一連の流れの

写真２ 降灰下の鹿児島市街地②無人機による現地実証実験の検討
現時点で直ちに適用可能な条件で、目的を満足するための無人機や搭載装置、遠望観測機器、観測設定条件などの組み合わせや機能・仕様を検討します。初年度は写真画像から３D モデルを作成する際の各種条件の違いにより得られる精度等を検討するための実験計画を立案します。

③ 火山灰予測シミュレーションでは複雑な火山地形上の風の場を考慮します。
気象モデルを用いて、複雑地形上の風の場

桜島では1955 年以降の南岳や近年の昭和火口における爆を再現し、ドローンやドップラーライダーで風を観測して予測発活動により降灰の被害が深刻化しており、今後想定される大値を検証します。
また、火山灰の粒径分布や落下速度を予測

正噴火級の大規模噴火では、極めて深刻な被害を火山周辺にも手法に組み込みます。

たらしますが、その影響範囲は東日本までに及びます。
火山灰の被害に対処するには、火山灰の拡散と降灰の状況をリアルタイム④ 噴出率や風向・風速が変わる長時間続く噴火に対しては、降で把握し、拡散と降下について即時的に、なおかつ高精度に予測

灰量からデータ同化を行い、シミュレーションを継続できる

すさることが求められます。
本サブテーマは、
これまでの火山観システムを作ります。

測技術に、気象学・流体力学の技術と知見を融合させて、
京都大学、
鹿児島大学、
筑波大学、
神戸大学、
東北大学、
東京大学、
環境

⑤ 噴火発生前の火山体の膨張を高精度でとらえ、
火山噴火発

研究所、
日本気象協会などが以下の技術開発に取り組み、降灰

生予測手法と火山灰の拡散予測手法を結合させて、噴火発量の予測精度を－50％～＋200％とすることを目指します。

生前に確率的な降灰予測を行います。

① X バンドレーダー、
ライダー、
GNSS などにより噴煙を観測し、この技術開発は、降灰量をリアルタイムで情報提供できるだけ

地上降灰量やドローンを用いた大気中その場観測と比較すでなく、その予測手法は気象庁の降灰予報や地域防災計画に貢ることにより、
火山灰量を求める技術開発を行います。

献することができます。
また、予測データは自治体の災害対策や交通機関での運用に活用することが期待されます。
さらに、
高精② 噴火発生に伴う地震と火山体の収縮から、火山灰噴出率を細の風のデータは火山灰以外の発散物の拡散にも応用可能で、見積もり、噴出率から火山灰の予測を行うことにより高速化

山頂付近での降灰量の予測は土砂災害対策にも貢献できます。

③阿蘇山火口の撮影
本プロジェクトの開始前でしたが、平成 28 年 10 月に阿蘇山が噴火しました。本研究においては、モデル検討として 12 月 9 日に阿蘇山火口周辺を無人機により撮影し、状況把握に資する地形データ作成とその可視化に取り組みました。
図１ 危険箇所の状況を迅速に把握する技術の開発
22

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

写真3 桜島の火山灰をとらえるレーダー

図1 火山灰拡散予測のイメージ
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

23

サブテーマ 3課

課題 D

火山災害対策技術の開発

題

D 火山災害対策のための情報ツールの開発【分担責任者】国立研究開発法人防災科学技術研究所
観測、
予測、
そして対策

●  

研究統括

宮城

課題 E1
課

E1 火山観測に必要な新たな観測技術の開発
空中マイクロ波送電技術を用いた火山観測・監視装置の開発

洋介【事業責任者】国立大学法人九州大学大学院理学研究院

クホルダーが、噴火発生時に適切な初動対応及び防災対応を

日本全国に 110 ある活火山のうち、地震計や傾斜計、

これまでの日本の火山研究は、
主に観測研究と予測研究が中行い、適切な情報を発信しまた受け取れるようになることで監視カメラ等を使って常時火山活動の監視対象になってい心となって進められてきました（図1 上）。
これらは火山活動す。
本サブテーマで開発する「火山災害対策のための情報ツーるのは約 50 火山であり、残りの活火山は常時監視対象にに起因する様々なシグナルを捉えてそのメカニズムを理解す

ル（以下「情報ツール」
という。
）
」
とは、
これらを実現するたはなっていません。これは活火山地域においては機器観測るために、またその成果は噴火予測に繋がる大変重要な研究でめに、観測・予測・対策研究を一体的に進めていく上で利用さに必要な商用電源や電話回線が得にくいことが一つの大きす。
そこで得られる成果や情報は、
火山災害による被害を減られるツールのことです。
例えば、全国の火山防災協議会においな理由となっています。また活火山の火口周辺に設置したすことを目的として利用されてきました。
しかし、火山災害に関て、
火山専門家が地方自治体等へ助言する際や、地方自治体を

観測機器は、その主電源を太陽電池パネルに求め、データ

わる人達（※火山専門家、
自治体、
住民、
登山者、
企業、
マスコミ

始めとするステークホルダー自らが、災害予防及び被害拡大

送信も携帯電話通信等の無線通信に依存しています。この等。
以下「ステークホルダー」という。
）の間での適切な情報伝防止に必要な行動をとるための科学的根拠に基づく情報をため、ひとたび大きな噴火活動が火山で発生すると、太陽達についての議論や、平時からの防災教育を含む周知啓発活動

得るために利用されることを想定しています。
ユーザーイン

電池パネルが火山弾で破損したり、火山灰が積もって電源等、社会実装に係る部分で残念ながら不十分だった面がありま

ターフェースにはWebGIS を用い、観測・予測研究で得られが失われたりして、重要な噴火時の観測データの回収が不す。
本サブテーマで進める、
観測・予測研究に対する「対策研究」

た成果や情報がWebGIS 上に表示され、ステークホルダーに可能になります。

とは、専門家の中でも情報の受け手に近い立ち位置で行われる

提供されます。

人飛行機（ドローン）を使い、上空からマイクロ波送電装

ではなく、他のステークホルダーと一緒になって開発を進め

置を使って地上の観測機器に電力を送電するとともに、観対策研究の重要性はこれまでも認識されてきましたが、とていく点です。
火山災害に関して普段から情報交換・情報共有

測機器内に残っている貴重な火山観測データを回収する装りわけ2014 年9 月27 日に発生した御嶽山噴火災害がきっを行い、それらの意見を反映させた形の情報ツールの開発を置を開発しています。

かけとなり改めてその重要性がクローズアップされました。

目指します。
このように、
ステークホルダー間、
特に火山の専マイクロ波送電技術は、たとえば宇宙空間に超大型の太このような災害による被害を減らすためには、
水蒸気噴火の門家と非専門家の間のギャップを明らかにし埋める努力をす

陽電池パネル衛星を配置し、そこからエネルギーをマイク直前予測に繋がる観測研究と予測研究のより一層の充実が重ることも、
本サブテーマのテーマの一つです。

ロ波に変換して地上の装置に電力を送る「宇宙太陽発電所」

実装を実現するために進められる研究です。

准教授

松島

健

そこで我々は最近著しく技術開発が進んでいる自律型無本ツールの開発に当たって重要なことは、
我々専門家だけ研究であり、
先述した観測・予測研究から得られる成果の社会

火山観測に必要な新たな観測技術の開発

題

構想の基幹となっている技術で、日本では世界トップレベ

空中マイクロ波送電技術を用いた火山観測・監視装置開発組織研究も行っています。

○自律型無人航空機開発
火山から放出される火山灰は、航空機のエンジンに悪影

要なことは言うまでもなく、火山災害に関するステークホル

この情報ツールは、様々なコンテンツから成ります。
コンテ

ダー間のコミュニケーション不足を解消するために、観測・予ンツの種類は、
アウトリーチ活動で使用される教材や、
災害発

測研究と対策研究を一体的に進めて行くことが必要となりま

生時の避難・救助支援コンテンツ、
そして都市部における降灰

そこでこれまで交流がなかった、各分野でトップを走る口周辺は航空機の飛行制限がかかります。このため活火山す（図1 下）。

被害予測コンテンツ等があります。
これらコンテンツを利用

無人航空機の開発技術者、マイクロ波送電技術の専門家、の観測には農薬散布用に作られた産業用無人ヘリコプタがした実証実験や実際の利用を通して得られたフィードバック

火山観測研究者が協働し、次世代の火山研究に不可欠な「空流用されてきました。近年は電動で複数の回転翼を持つ無を基に、コンテンツのさらなる高度化も行って参ります。

中マイクロ波送電技術を用いた火山観測・監視装置の開発」

人飛行機（いわゆるドローン）の技術が急送に発展してきに向けて取り組んでいます。

ました。また座標をあたえると自動的に障害物を回避しな

火山災害対策のための情報ツール●  本サブテーマの最終的な目標は、火山災害に関するステールの研究が行われています。

響を与えるため、ひとたび火山噴火が発生すると、その火がら目的地に到達する「自立航法技術」の発展にも著しい○マイクロ波送電技術
非接触で電気エネルギーを伝送する方法には、携帯電話

ものがあり、火山の火口内など操縦用の電波が届かないところでの観測も可能になりつつあります。

の充電に使われるような電磁誘導方式やコイルとコンデン

本研究の協力機関である（株）翔エンジニアリングでは、サーの共振現象を使う電磁界共鳴方式などもありますが、複数の無人飛行機メーカとマイクロ波送電装置搭載に適切

いずれも近接間のみの伝送となり、アンテナの位置合わせな飛行体の開発を進めています。高高度における空気密度が重要になります。それに対して電気エネルギーを一度電の減少にともなう飛行能力の低下や強風の影響なども、火磁波に変換し、アンテナを介して送受信するマイクロ波送

山地域を飛行する場合には解決すべき重要な機器開発ポイ

電方式は、距離が離れていても、大容量の電気エネルギーントとなっています。

を伝送することが可能です。
京都大学生存圏研究所の篠原研究室はこのマイクロ波電図1 観測、予測、対策研究とステークホルダーの関係。
24

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト○低消費電力の火山観測機器の開発

力送電技術開発の世界的拠点であり、低損失・高精度な機

活火山においては、地震・地殻変動・電磁気などのセン器の開発や前述の宇宙太陽発電所ほか様々な分野で応用実サーを用いて火山活動を測定しています。普段は太陽電池験を行っています。またマイクロ波は電波法が適用されるや携帯電話回線などを使って電力供給やデータ回収を行っ電磁波であるため、安全なマイクロ波周波数・電波強度のていますが、火山活動が活発になると電源が失われ、デー
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト25

課題 E1

火山観測に必要な新たな観測技術の開発

課題 E2
課

火山観測に必要な新たな観測技術の開発

題E2 火山観測に必要な新たな観測技術の開発
位相シフト光パルス干渉法を用いた振動観測システムの総合的評価【事業責任者】国立大学法人秋田大学国際資源学部 准教授【分担責任者】白山工業株式会社 基盤開発部長

筒井
平山

智樹
義治

本課題では、
火山観測にレーザー光を使った新しい振動セ
ンサーシステムである「位相シフト光パルス干渉法を用いた振動観測システム」の試作機（以下、
光センサーシステムと呼びます）
を投入して、新システムのフィージビリティス
タディを行います。
火山研究も火山防災も基本は現地における観測です。火
山性地震や火山性微動として火山の地下から発せられる地
震波や火山の地下を通ってくる地震波は、火山の地下で今起きていることを知らせてくれる貴重な情報です。
この地震波をとらえる振動センサー（地震計）
は、火山の内部で今起きていることをとらえるための「耳」の役割をします。直接目に見えない火山活動をとらえるためには、
なにか変わったことが起きていないかどうか、
この「耳」
を常に働かせておく必要があります。
火山地帯で「耳」
を常に働かせるためには、「耳」
が高温や雷、
腐食性ガスなどにも耐えるタフなものである必要があります。

図2

検出された位相差を光信号として光ファイバーで直接送ることができます。
光センサーは従来システムにつきまとう接触不良、絶縁破壊などの電気的トラブルとは無縁です。
したがって光センサーは高温と腐食性ガスにも耐え、さらには雷サージのような電気ショックにも耐えることができます。

伊豆大島における空中マイクロ波送受電およびデータ回収実験

タ回収が難しくなります。そこで九州大学と京都大学ではの開発を進めています。また機器を火口周辺に多数展開す空中マイクロ波送電によるわずかな電力でもデータ送信をるため、機器の価格や開発費もなるべく安価にする必要も行い、貴重な観測データを回収することができる観測装置

あります。そこで既存の火山観測機器の記録媒体に Wi-Fi
機能内蔵の SD カードを用いることにより、小規模な改造で上空からの自動データ回収ができる仕組みを検討してい火山観測システムの中でセンサーは一番厳しい環境に置かれます。
このような場所でこそ光センサーシステムは大きなアドバンテージを持ちます（図2）。
腐食性の火山ガスが充満する場所、
高温にさらされる場所、雷常襲地の火山の山腹などにこそセンサーが必要です。
より早く異常を検知しようと
図1aます。またなるべく小型でかつ低損失のマイクロ波受電用

本課題で取り扱う光センサーシステムはセンサー部に電アンテナ（レクテナ）の作成も重要な機器開発ポイントと気回路を持ちません（図1a）。
光センサーシステムでは地震なっています。

波による地面の動きをレーザー光の位相差として検出します（図1b）。
これに対して従来から使われてきている地震計○本研究課題の最終目標
自立飛行型無人航空機にマイクロ波送電装置を搭載し、は、地面の動きを内蔵されたコイルに発生する電圧の変化として検出しています。
光センサーシステムではセンサーで

2 〜 3 ｍ上空から地上に設置した火山観測機器に電力を供るからです。
さらに光センサーシステムはセンサーへの給電が不要なことから、海底火山や火山島周辺などにおける海底観測にもアドバンテージを見いだすことができそうです。
現在、光センサーシステムはまだ火山観測の実績がない試作機です。
本事業ではシステムを実際の火山観測に投入して観測で得られたデータに解析を施して火山観測に供しうる

するとともに、実際に火山地域（伊豆大島火口原や桜島火品質であることを確認するとともに、今回の観測で得られた山等）で無人航空機を飛翔させ、電力送電およびデータ回

ノウハウを整理し実用化に向けた今後の試作へのフィード

収実験を実施します。そして送信技術や無人航空機の安定バックを可能にすることを狙っています。
今回のフィージビ

飛行への改良を続けることで送受信効率 10% 以上を達成

リティスタディを通して、
光センサーシステムを「いち早くさせ、近い将来において「空中マイクロ波送電技術」の実

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトなってしまったり、あるいは落雷による焼損が頻繁に発生す

率良く確実な設置作業をするためのノウハウを蓄積します。

装置を開発します。また開発した装置を、室内実験で試験26

す。
このような場所では従来のセンサーの寿命が極端に短く

一定期間運用することにより、観測データを得ると同時に能給すると同時に、観測機器のデータを無線通信で回収する

無人航空機（マルチコプター）を用いたマイクロ波送受電および観測
データ回収システムの模式図すればするほどセンサーを取り巻く環境条件は厳しくなりま

火山現象を捉えるセンサー」に育てることで火山防災の高度用化を目指します。

化に貢献したいと考えています。
図1b
次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

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火山研究人材育成コンソーシアム構築事業

火山研究人材育成コンソーシアム構築事業
コンソーシアム代表機関実施責任者

国立大学法人東北大学大学院理学研究科

教授

西村

B．
コンソーシアム等が開講する授業科目

社会科学、工学等の分野の特別講義・セミナーを実施する。

火山学実習

火山防災に関連したセミナーやインターンシップを提供●

し、災害軽減への貢献を視野に入れる次世代の火山研究者を
養成する。

太志

以上の授業科目を単位化し、単位取得の必要要件を満たすことで基礎コースおよび応用コースの修了とする。

コンソーシアム構築の目的●

協力機関
防災科学技術研究所、
産業技術総合研究所

多様な火山現象の理解の深化、国際連携を強めた最先端の火山学研究を進めるとともに、高度社会の火山災害軽減を図

気象庁気象研究所、
国土地理院

る災害科学の一部を担うことのできる、
次世代の火山研究者※参加予定を育成することを目的とする。
近年、観測調査技術の向上と合鹿児島大学、
神戸大学、
東海大学、
信州大学

平成29 年3 月に火山学実習を行う霧島

わせ、
マグマ動力学の理論モデルの構築も進み、火山現象の理解および火山活動の予測に関する研究分野では、
火山学の主

●

今後の募集予定

要3 分野と呼ばれる、地球物理学、
地質・岩石学、
地球化学の分国や地方自治体（インターンシップ等）

野の融合が始まった。
また、社会からは噴火災害の軽減への期

民間企業（インターンシップ・講演等）

待も大きく、
災害科学のひとつとして火山学が位置づけられ海外機関・学協会（実習等の共同実施）

a. 火山における実習
国内の活動的な火山で計測、調査技術の実習を約5 日間で行う。

るようになった。
最先端の火山研究を実施する大学や研究機

博士課程進学希望者には国内の火山と類似点のある海関、
火山防災を担当する国の機関や地方自治体、
また、
それら

外の活火山における実習を提供。

コンソーシアム機関、役割をサポートする民間企業からなるコンソーシアムを構築し、世界有数の活火山における実習を海外著名研究者の協学際的な火山学を系統的に学べる環境を整える。

力の下に実施。
国内外の火山災害軽減に貢献するための研これにより、
これまで学生は所属する各大学の専攻を中心

究を実践する若手研究者の育成を図る。

に専門性を高める勉強および研究活動を進めていたが、学際

b. 次世代火山研究推進事業が実施する観測・調査

性を伸ばしながら研究を進めるという新たな選択をして火山研究プロジェクトで実施する観測調査に参加し、最先端研究を進めることが可能となる（下図）。

の観測研究技術を学ぶ。

〇アドバイザリーボード
受講生が研究の進め方、
キャリアパス、
就職活動等についてアドバイスを受けられるよう、コンソーシアム参加・協力機関の担当者等による支援体制を設ける。

次世代火山研究推進事業との連携〇キャリア開発支援
キャリアパス意識啓発を行うために、
コンソーシアム参● 

加・協力機関による説明会等の実施●

学会等での研究発表の奨励●

リサーチアシスタント制度の活用

受講生の対象大学院修士課程の大学院生。
火山研究に意欲ある学部４年〇テキストの作成

生及び博士課程の大学院生。

火山学および火山防災に関するテキストや、火山のフィー●

基礎コース（修士1 年相当） 14 名/ 年

ルドのテキストを作成する。
専門性を深化させるためだけで●応用コース（修士2 年相当） 14 名/ 年

なく、他分野の受講生が予習/ 復習、自主学習ができるテキス
トを目指す。

提供する主な授業科目
A．
コンソーシアム参加機関の大学で開講されている授業科目〇コンソーシアム参加機関・協力機関●

火山学セミナー

正規の受講生である大学院生のみならず、国の機関や地に関連する大学院修士課程の学生対象の授業。

a. 最新の火山学研究の分野

方自治体の職員等も、本プログラムによる授業科目等を受講

参加機関

一大学では難しい他分野の多様な講義を受講可能に。

b. 工学・農学等の火山計測、防災に関する分野できるようなカリキュラムを設計する。
火山現象の多様性や東北大学（代表機関）、
北海道大学、
山形大学、

Web 会議システムを利用した遠隔授業を導入。

c. 人文・社会科学等の自然災害に関する分野（2016 年10 月現在)●

〇カリキュラムの受講

地球物理学、
地質・岩石学、
地球化学、
防災学、
自然災害科学● 

火山活動把握技術の現状について学ぶ機会を提供し、
それら

東京大学、
東京工業大学、
名古屋大学、の知見をもとにした、火山防災や活動監視の実施への活用を

京都大学、
九州大学

促す。

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次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

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火山研究人材育成コンソーシアム構築事業

火山人材育成プログラムの内容〇海外機関との連携
Asian Consortium of Volcanology, イ タ リ ア 火 山 コ ン
ソーシアム（CIRVOLC）などと連携しアジア諸国をはじめとする諸外国で火山研究を志す大学院生や火山監視業務等にあ〇本事業の発展性
将来的な国の火山防災体制の強化に貢献する
火山防災協議会へ、火山学、防災に関する基礎知識を有し● た専門家を派遣たる機関の研究者等と連携した教育プログラムを作成する。

● 

人材育成運営委員会●

国・自治体職員が、火山災害の基礎知識や防災に関する

将来ビジョンを獲得
人材育成運営委員会を設置し、本プログラムの実施方法を
検討し、
実行する。
学生教育の実施方法や体制、コースの修了認定及び修了証明書の交付などについて検討し、実施する。
ま

国・自治体職員と火山研究者の、災害対策に関する課題の共有、
人的資産の形成による、効率的な防災対応施策の実行
海外機関との連携により、防災体制の人材・知見を相互に供給● 

若手研究者の育成の促進

た、
コンソーシアム参加機関（以下「参加機関という」
。
）
及び

● 

コンソーシアム協力機関（以下「協力機関という。
）
の追加に

● 

関して、
審査承認を行う。

火山研究の魅力の上昇
複雑多様な火山現象を多角的な視点で捉える研究者の増加→火山活動や噴火に関する新たな研究成果

委員会は、コンソーシアム代表機関の実施責任者、
参加機→火山噴火予測に関する技術開発の進展

関の実施責任者、協力機関の実施責任者などから構成する。
ま→防災対策に関連した研究分野が発展た、委員会に委員長を置き、委託事業を実施する代表機関の実施責任者をもって充てる。
事業を円滑に進めるため、代表機関のある東北大学に、教員および事務員からなる事務局を設立する。
人材育成プログ〇次世代火山研究推進事業との連携
本プログラム（人材育成事業）
は、研究開発を実施する「次世代火山研究推進事業」と連携し、受講生に最先端の研究

ラムの実施内容、状況、また開講される授業科目等のシラバス
が、受講生のほか火山学に関心をもつ社会人等（特別聴講生となる方）にもわかるように、
ホームページを開設する。

〇受講生の募集時期
毎年11 月頃を予定■発行年月：平成 29 年 2 月■発 行 者：文部科学省 研究開発局 地震・防災研究課〒100-8959 東京都千代田区霞が関 3-2-2
電話 03-5253-4111（代表）■『次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト』のホームページ
http://www.kazan-pj.jp/
検索ワード

次世代火山研究検索〇ホームページの開設
2017 年3 月を予定。
http://www.kazan-edu.jp
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次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト

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