Fluid dynamics study on dynamics of eruption clouds (particularly on the significance of fragmentation processes)

喷发云动力学的流体动力学研究(特别是破碎过程的重要性)

基本信息

  • 批准号:
    09640505
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Theoretical modeling of explosive eruptions and a method to estimate intensity of eruption from granulometric data are developed in this study.Two types of theoretical models are established. The first one is a model to described a steady magma flow through a volcanic conduit. The model predicts a new regime of magma ascent flow due to relative motion between liquid and gas phases. The results may explain diversity of eruption style of silicic to andesitic magmas. The second one is a numerical code to simulate the turbulent flow of volcanic plumes and spreading umbrella clouds. The model enable us to estimate intensity of explosive volcanic eruptions from the remote-sensing observations of the eruption clouds.The granulometric method is applied to the tephra-fall deposits from the Pinatubo 1991 eruption. The results show that more than 70 wt % of the total ejecta and 60 wt. % of the phenocrysts in erupted magma were highly fragmented to become a very fine particles (a few tens of micron or less in diameter), so that they are extensively dispersed in the atmosphere during the explosive eruption. The shape of fine glass and difference in initial size distribution between glass fragments and crystal fragments indicate that the main mechanism of fragmentation is coalescence of bubbles in the magma.The similar method are also applied to the ejecta of the Asama 1783 eruption and those of the Suwanose 1813 eruption. As a results, the sequence of the explosive eruption in the Asama 1783 eruption was successfully reconstructed.
本研究建立了爆炸喷发的理论模型和根据粒度数据估计喷发强度的方法。建立了两类理论模型。第一个是描述稳定的岩浆流经火山管道的模型。该模型预测了由于液体和气相之间的相对运动而产生的一种新的岩浆上升流动模式。这一结果可能解释了硅质岩浆对安山岩岩浆喷发方式的多样性。第二个是一个数值程序,用来模拟火山羽流和蔓延的伞状云的湍流。该模型使我们能够通过对喷发云的遥感观测来估计火山喷发的强度。颗粒计量学方法被应用于1991年皮纳图博喷发的火山喷发沉积。结果表明,喷发岩浆中70wt%以上的喷射物和60wt%以上的斑晶高度碎裂成极细的颗粒(直径几十微米或更小),在爆炸喷发过程中广泛分散在大气中。细小玻璃的形状和玻璃碎片与晶体碎片初始粒度分布的差异表明,破碎的主要机制是岩浆中气泡的聚合。类似的方法也适用于Asama 1783年喷发和Suwanose 1813年喷发的喷发。成功地重建了阿萨马1783年喷发的爆发式喷发序列。

项目成果

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专利数量(0)
安井真也、小屋口剛博: "浅間火山・東北東山腹における1783年噴火の噴出物の産状とその意義"日本大学文理学部自然科学研究所「研究紀要」. 33号. 105-126 (1998)
Shinya Yasui、Takehiro Koyaguchi:“1783 年浅间火山东北侧喷发的产物及其意义”研究公报,日本大学文理学院自然科学研究所,第 33 期。105-126(。 1998)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
安井真也・小屋口剛博・荒牧重雄: "堆積物と古記録からみた浅間火山1783年のプリニ-式噴火" 火山. 42巻4号. 281-297 (1997)
Shinya Yasui、Takehiro Koyaguchi、Shigeo Aramaki:“从沉积物和古代记录中看到 1783 年浅间火山的普林尼式喷发”《火山》,第 42 卷,第 4 期。281-297(1997 年)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Aramaki et al.: "Thickness of the pyroclastic fall deposits of the 1783 eruption of Asama Volcano as described in old documents."Bulletin of Volcanological Society of Japan. vol. 43, No. 4. 223-237 (1998)
S. Aramaki 等人:“旧文献中描述的 1783 年浅间火山喷发时火山碎屑沉积物的厚度。”日本火山学会公报。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Yoshida and T. Koyaguchi: "A new regime of volcanic eruption due to the relative motion between liquid and gas."Journal of Volcanology and Geothermal Research. 89. 303-315 (1999)
S. Yoshida 和 T. Koyaguchi:“液体和气体之间的相对运动导致火山喷发的新机制。”火山学与地热研究杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
安井真也・小屋口剛博: "浅間火山1783年のプリニー式噴火における火砕丘の形成" 火山. 43・6. 457-465 (1998)
Shinya Yasui 和 Takehiro Koyaguchi:“1783 年浅间火山普林尼式喷发期间火山碎屑锥的形成”火山 43・6 (1998)。
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  • 资助金额:
    $ 2.11万
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