[S-VC28] 活動的⽕⼭

[SVC28-P22] 境界要素法による火山周辺の地殻変動計算システムの開発（２）

*川口 亮平¹ (1.気象研究所)

キーワード：火山性地殻変動、境界要素法

火山の山体周辺で観測される地殻変動データは，火山活動の変化を捉えるために重要である．気象庁では火山周辺に傾斜計やGNSSなどの地殻変動観測点の整備が進んでおり，観測されるデータは火山活動の監視や評価に活用されている．火山周辺の観測点は山体地形の上に設置されていることもあり，得られるデータは地形形状の影響を受けている．そのため，これらの観測データを解析するうえで地形形状の影響を考慮することは重要である．これまで，境界要素法により山体地形を考慮した火山性地殻変動を求めるプログラムの開発し，山体地形が地殻変動データの解析結果に与える影響を調べてきた．その結果，地殻変動源の深さが観測点の標高と同程度となるような場合には，半無限均質弾性体を仮定した解析では，変動源の深さや体積変化量の大きさが過大または過少に推定されてしまうことがわかった（川口，2020，JpGU）．数値計算により地形を考慮した地殻変動を求めるには，計算で使用する山体地形および圧力源のメッシュモデルの作成が必要である．また，計算結果を観測データなどと比較するために，観測点ごとの観測量に変換する作業も必要になる．開発したプログラムを気象庁の火山監視業務で活用できるようにすることを目的として，これらの地形メッシュ作成作業や，計算結果の描画・解析用に変換する機能の開発を進めた．本発表では，開発しているシステムの紹介といくつかの火山について適用した例を報告する．

地殻変動計算システムは，火山ごとの山体地形のメッシュモデル作成，境界要素法による地殻変動の数値計算および計算結果の観測量への変換といった部分で構成している．数値計算で行うために必要な地形や圧力源のメッシュモデル作成では，地形モデルを作成する火山名や圧力源の位置といったパラメータを設定し，GUIの操作で地形のメッシュモデルを作成できるようにしている．火山体の山体地形は国土地理院の10mメッシュの数値標高モデル（DEM）を用いて作成するようにしている．地形モデルのメッシュの間隔は観測点網の範囲などを考慮して火山ごとに設定できるようにしている．地殻変動の圧力源として，球状圧力源および回転楕円体圧力源を設定できるようにしている．地形を考慮した地殻変動の計算には，これまでに開発してきた境界要素法により山体変形を求めるプログラムを改良して使用している．数値計算結果は，地形メッシュの座標ごとの変位量が出力される．これを解析に用いるために，観測点ごとの傾斜変化量や変位量に変換する．観測データとの比較や作図において気象研究所で開発された火山用地殻活動解析支援ソフトウェア（MaGCAP-V）を利用できるように，変換した傾斜変化量や変位量はMaGCAP-Vの入力ファイルの形式で出力されるようにしている．これまでに，東京火山監視警報センターにおいて常時監視の対象としている20火山について，山体地形のメッシュ作成や圧力源の設定ができるようにプログラムの開発を進めている．
実際の火山への適用例として，山体周辺に多数の傾斜計やGNSSの観測点が設置されている伊豆大島において山体地形の作成および地殻変動の計算を行った．地殻変動源としてダイク貫入を想定した圧力源を設定した．いくつかの深さに変動源を設定して数値計算により，気象庁が火山活動の監視に利用している地殻変動観測点における傾斜変化量および変位量を求めた．その結果，変動源の深さが海抜下1000mの場合，計算で得られた傾斜変化量および変位量は半無限均質弾性体を仮定して求めた場合と比較してその差は数%程度であった．一方，圧力源の標高を海抜0mとした場合，数値計算で求めた傾斜変化量および変位量が半無限均質弾性体を仮定した場合の倍程度以上となる観測点が現れることがわかった．また，山体および観測点分布の範囲が大きい火山の例として富士山を対象とした地殻変動計算を行った事例についても報告する予定である．