数値シミュレーションによる熔岩の物性・噴出条件の推定およびハザードマップの精密化

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的である、任意の地形上を流れる、粘性率と降伏応力の温度依存性を入れたBingham流体の数値計算コードは、作ることができた。幅広い熔岩物性に対応し、傾斜が緩い場合も計算できるプログラムを開発した。すでに計算手法は、論文として雑誌に受理されている。また、以前の手法には、数値メッシュでの方向依存性があり、通常の地形メッシュを用いた場合、東西南北方向が、斜め方向に比較して3倍程度流れやすくなっている。そのため例えば、東北方向へ顕著な斜面があっても熔岩は流れにくい、というハザードマップ作成の上では大きな欠点があったが、この問題はセルラ-=オートマトンの理論を適用することで解決した。また、熔岩流の表面からの冷却効率をパラメータ化して、その効果を見積もることができるようになった。さらに、幅広い物性、地形パラメータの下での熔岩流・熔岩ドームの数値計算を行ない、熔岩物性・噴出率と、地形との関係を追求した。その結果、熔岩流では、その長さではなく幅が、熔岩の噴出率を決定する上で重要なものになることが明らかになった。金星のマゼランの合成開口レーダーの画像データからもとめた熔岩流地形と、数値計算を比較することで、熔岩の物性・噴出率をもとめた。火山だけではなく、金星のクレーターアウトフロウに計算を応用して、アウトフロウには、噴出率が高くて幅が広いもの、および低くて幅の狭いものの2つの形態があることを明らかにした。