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火山噴煙を3次元で再現する専用システムの構築

建立一个专用系统来在三个维度上再现火山羽流

基本信息

批准号：
18710154
负责人：
鈴木雄治郎
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

火山噴煙現象の理解、再現を目的に,火山噴煙の3次元数値プログラムの作成と可視化研究をすすめた。数値プログラムに関しては地球シミュレータ規模の大型計算機に実装できる高精度かつ高速の流体数値モデルを作成した。モデルの正当性を検証するために実験的によく調べられている単純な乱流ジェットのシミュレーションを行い,実験と整合的な乱流混合効率を再現することができた。さらに噴煙現象に適用し,ピナツボ1991年噴火を想定した数値シミュレーションを行った。その結果,衛星写真から得られた(1)噴煙最高高度と(2)水平に広がる傘型噴煙の半径拡大率,火山堆積物分布から見積もられる(3)傘型噴煙への体積流量,といった観測データを定量的に正しく再現することができた。これにより,実際の観測データと定量的に比較可能な3次元噴煙モデルを世界で初めて作成することができた。さらに,3次元計算で得られた観測量と噴出条件の関係を用い,傘型噴煙半径が衛星等で測定できれば噴火の条件をPCレベルの計算機で見積もれる簡易な手法を提案した。地形や噴火強度の時間変化の効果などをさらに導入することで,日本でも数年置きに起こるような小規模な噴火への適用が可能となるため,今後のモデル開発にも発展性がある。また,昨年度導入したワークステーションと可視化ソフトを用い,数百GBに及ぶ大規模シミュレーション結果の可視化を試み,噴煙などの乱流ジェット・プルームに特徴的な細かな渦から構成される表面構造を可視化することができた。これにより,よりリアリティをもって視覚に訴える火山防災システム等の構築につながる。

For the purpose of understanding and reproducing volcanic plume phenomenon, the three-dimensional numerical value of volcanic plume is studied. High precision, high speed and high speed fluid data processing are required for the implementation of large scale computers. The validity of the model is verified by the analysis of the pure turbulence model and the integrated turbulence model. The 1991 smoke plume was considered to be the most important event in the history of China. As a result, the satellite photos show that (1) the maximum height of the smoke plume and (2) the radius of the umbrella-shaped smoke plume have increased significantly, and the distribution of volcanic deposits has become more and more obvious.(3) the volumetric flow rate of the umbrella-shaped smoke plume, and the visual measurement data can be quantitatively reproduced. This is the first time in the world that a quantitative comparison can be made between three dimensions of smoke. 3-D calculation is used to determine the relationship between the measurement and the ejection conditions, and a simple method is proposed to determine the ejection conditions of the umbrella. Topographic and temporal variations in the intensity of fire are introduced into Japan for several years, and small-scale fire is applicable for future development. In the past year, the introduction of multi-dimensional visualization software, hundreds of GB and at least large-scale visualization of the results of the test, smoke and turbulence characteristics of the micro-vortex composition of the surface structure of the visualization. This is the first time that a volcano has been destroyed.