噴火タイプの多様性に関する火道流の数値的研究

考虑喷发类型多样性的管道流数值研究

基本信息

  • 批准号:
    04J11333
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

火山噴火のタイプには,爆発的なものから非爆発的なものまで非常に幅広い多様性があり,その多様性が生じるメカニズムを明らかにすることは,噴火の推移の予知などにおいて重要である。本研究では,多様な噴火タイプを生む要因の一つである,火道内における気相・液相間の相対運動(液相マグマからガスが分離する過程,以下,脱ガス過程と呼ぶ)を考慮した一次元定常火道流モデルを用いて,噴火タイプの多様性が生じるメカニズムを調べた。火道流モデルに対する数値解析の結果,爆発的噴火と非爆発的噴火に対応する火道流の定常解が存在し,マグマの性質や地質条件に依存して,存在し得る定常解の組み合わせが多様に変化することがわかった。本研究では,火道内の流れを支配する力学的バランスを解析的に明らかにした。それを用いることによって,気相・液相問の相対運動を考慮した火道流の問題は,与えられた境界条件のもとで,無次元数γとε,その他のマグマの性質・地質条件の関数として,無次元噴出率αを求める問題として定式化できることを明らかにした。ここでαは火道壁からの摩擦抵抗とマグマの荷重の効果の比を表し,γは(火道半径)2/(液相の粘性)の効果を表すパラメータ,εは縦方向への脱ガス過程が生じている領域における火道壁からの摩擦抵抗と気液間の相互作用力の効果の比として定義され,脱ガスの効果を表すパラメータである。γとεはマグマの性質・地質条件のみによって決定される。この定式化を用いることによって,多様な噴火タイプに対応する定常解を系統的に求めることができる火道流の解析的解法を導出した。解析的解法をもとに,γ,ε,火道の長さからなるパラメータ空間において,定常解の組み合わせとマグマの性質・地質条件の関係を示すレジームマップを導出した。このレジームマップを用いることによって,ある特定の噴火タイプが生じ得るマグマの性質や地質条件を明らかにすることが可能となった。以上によって,観測事実との比較に耐えうる火道流の理論モデルを構築することができた。実際に本研究の解析結果と観測事実との比較を行ったところ,両者がよく一致する結果が得られた。
Volcanic eruptive の タ イ プ に は, blasting the 発 な も の か ら non explosive 発 な も の ま で very に picture hiroo い multiple others が あ り, そ の multiple others born が じ る メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と は, fire-breathing の goes の to know な ど に お い て important で あ る. This study で は, others more な fire-breathing タ イ プ を raw む by の a つ で あ る, fire passage for に お け る 気 の facies dominated movement between phase, liquid phase (liquid マ グ マ か ら ガ ス が separation す る process, below, to take off the ガ と ス process called ぶ) を consider し た yuan steady fire up flow モ デ ル を with い て, fire-breathing タ イ プ の multiple others born が じ る メ カ ニ ズ ム を adjustable べ た. Fire way flow モ デ ル に す seaborne る the numerical analytic results の, blasting 発 flame と non explosive 発 fire-breathing に 応 seaborne す る fire の way flow constant existence し が, マ グ マ の nature や geological conditions に dependent し て, presence of し る の stationary solutions group み close わ せ が others more に variations change す る こ と が わ か っ た. This study で は, fire flow passage for の れ を dominate す る mechanics バ ラ ン ス を parsing に Ming ら か に し た. そ れ を with い る こ と に よ っ て, 気 phase, liquid phase asked の phase motion を seaborne し た fire は の way flow problem, and え ら れ た boundary conditions の も と で, no dimensional number of gamma と epsilon, そ の he の マ グ マ の nature, geological conditions of の masato number と し て, without dimensional jet rate alpha を get め る problem と し て demean で き る こ と を Ming ら か に し た. こ こ で alpha は fire wall tao か ら の friction resistance と マ グ マ の load の unseen fruit の than を し, gamma は radius (fire) 2 / (liquid の viscous) の unseen fruit を table す パ ラ メ ー タ, epsilon は 縦 direction へ の ガ off が ス process raw じ て い る field に お け る fire wall tao か ら の friction resistance と 気 の mutual acting force between liquid の unseen fruit の than と し て definition さ れ, take off the ガ ス Youdaoplaceholder0 results を table すパラメ タである タである タである. The nature of γとε グ グ される is determined by the properties and geological conditions of <s:1> みによって. こ の demean を with い る こ と に よ っ て, many others な fire-breathing タ イ プ に 応 seaborne す る stationary solution を system に め る こ と が で き る fire の way flow analytical solution derived を し た. Analytic solution of を も と に, gamma, epsilon, fire long way の さ か ら な る パ ラ メ ー タ space に お い て, stationary solution の group み close わ せ と マ グ マ の の properties, geological conditions masato is を shown す レ ジ ー ム マ ッ プ を export し た. こ の レ ジ ー ム マ ッ プ を with い る こ と に よ っ て, あ る specific の fire-breathing タ イ プ が living じ go る マ グ マ の nature や geological conditions を Ming ら か に す る こ と が may と な っ た. Above に よ っ て, 観 measuring things be と の is に え resistant う る fire の way flow theory モ デ ル を build す る こ と が で き た. Be interstate に analytical results this study の と 観 measuring things be と の is line を っ た と こ ろ, who struck が よ く consistent す る results ら が れ た.

项目成果

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レオロジー実験から探る1986 年伊豆大島割れ目噴火溶岩の時間依存性
通过流变学实验探索 1986 年伊豆大岛裂缝喷发熔岩的时间依赖性
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小園 誠史;小屋口 剛博
  • 通讯作者:
    小屋口 剛博
Petrological Constraints on the Magma Fragmentation Pressure on the Hoei Eruption (AD 1707) of Fuji Volcano - Implications for the dynamics of Basaltic Plinian Eruptions
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    キム キョンミン;中村 美千彦;小園 誠史;吉本 光宏
  • 通讯作者:
    吉本 光宏
An analytical study for 1-dimensional steady flow in volcanic conduits : origin of diversity of eruption styles
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    小園 誠史
  • 通讯作者:
    小園 誠史

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Numerical modeling of conduit flow to reproduce preparation and initiation processes of explosive eruptions
管道流动的数值模拟,以重现爆炸性喷发的准备和引发过程
  • 批准号:
    23K03535
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.79万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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