マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火で生じる大規模火砕流の到達距離に関する数値的研究

大規模な爆発的火山噴火(マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火)において発生する火砕流の振る舞いは，流れ内部の粒子濃度の成層構造の効果，流れ内部に水(液体)が含まれる効果，流れ底面での地形の効果，の複数の要因に支配され，到達距離などの基本的かつ重要な問題が未解明のままである．応募者はこれまでの研究において，成層構造の効果を適切に考慮した水平方向に対して1次元軸対称の火砕流数値モデルを開発した．本研究では，これまでに開発した数値モデルを，水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を考慮でき，かつ，実際の地形データ上での計算が可能な2次元数値コードに拡張することにより，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火由来の大規模火砕流の到達距離を統一的かつ実証的に再現・理解することを目指す．2021年度においては，目標とするモデルの基礎となる既存1次元火砕流数値モデルに対して，他研究機関における室内実験との比較に基づくベンチマークテストを行い，当該モデルの有効性を確認した．この成果については，論文として国際誌に公表した．さらに，検証した既存1次元火砕流数値モデルを，水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を評価できるモデルへ拡張し，広範なパラメータスタディを行い，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火など多様な噴火様式における火砕流の到達距離の支配要因について明らかにした．2022年度においては，2021年度に開発した水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を考慮できる1次元火砕流数値モデルを，実際の地形データ上での計算が可能な2次元数値コードに拡張した．この2次元火砕流コードは，実在地形上での雪崩に対する既存2次元数値コード(faSavageHutterFOAM)を基に開発した．この新モデルにより，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火由来の実際の大規模火砕流の到達距離を統一的かつ実証的に再現・理解することが可能となった．

大規模な爆発的火山噴火(マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火)において発生する火砕流の振る舞いは，流れ内部の粒子濃度の成層構造の効果，流れ内部に水(液体)が含まれる効果，流れ底面での地形の効果，の複数の要因に支配され，到達距離などの基本的かつ重要な問題が未解明のままである．応募者はこれまでの研究において，成層構造の効果を適切に考慮した水平方向に対して1次元軸対称の火砕流数値モデルを開発した．本研究では，これまでに開発した数値モデルを，水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を考慮でき，かつ，実際の地形データ上での計算が可能な2次元数値コードに拡張することにより，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火由来の大規模火砕流の到達距離を統一的かつ実証的に再現・理解することを目指す．2021年度においては，目標とするモデルの基礎となる既存1次元火砕流数値モデルに対して，他研究機関における室内実験との比較に基づくベンチマークテストを行い，当該モデルの有効性を確認した．この成果については，論文として国際誌に公表した．さらに，検証した既存1次元火砕流数値モデルを，水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を評価できるモデルへ拡張し，広範なパラメータスタディを行い，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火など多様な噴火様式における火砕流の到達距離の支配要因について明らかにした．2022年度においては，2021年度に開発した水蒸気と水(液体)の状態変化の効果を考慮できる1次元火砕流数値モデルを，実際の地形データ上での計算が可能な2次元数値コードに拡張した．この2次元火砕流コードは，実在地形上での雪崩に対する既存2次元数値コード(faSavageHutterFOAM)を基に開発した．この新モデルにより，マグマ噴火・マグマ水蒸気噴火由来の実際の大規模火砕流の到達距離を統一的かつ実証的に再現・理解することが可能となった．