[S-VC31] 火山噴火のダイナミクスと素過程

[SVC31-07] 桜島昭和火口のブルカノ式噴火に先行する火映変動現象の解析

*村松 弾¹、相澤 広記²、横尾 亮彦³、井口 正人⁴ (1.九州大学大学院理学府地球惑星科学専攻、2.九州大学大学院理学研究院附属地震火山観測研究センター、3.京都大学大学院理学研究科附属地球熱学研究施設火山研究センター、4.京都大学防災研究所火山活動研究センター)

キーワード：ブルカノ式噴火、火映、桜島火山

背景：火映（volcanic glow）は火口内のマグマなどの赤熱によって噴気や火口上空の雲が赤く染まって見える現象であり、活動的火山でしばしば観測される。桜島昭和火口では、ブルカノ式噴火の開始約1秒前から火映の強度が上昇する現象が可視カメラで捉えられており、それが空振先行相（Yokoo et al., 2009）と同期している事が報告されている（相澤・他, JpGU2013）。本研究ではこの火映変動現象のイベント再解析を行い、ブルカノ式噴火の開始過程との関係を議論する。
手法：2011―2012年の37イベントを対象とし、京大黒神観測室で観測された高感度可視カメラ映像（30fps）と空振を解析に使用した。火口上空に設定した30×60ピクセルの解析領域内でR値（画像のRGB情報のうち赤色の強さを表す値）の平均をフレーム毎に計算し、火映強度の時間変化を得た。空振については、当日の気温・風向・風速から計算した音速に基づいて伝播時間を推定し、火口における発振時刻に戻して火映強度の時間変化と比較した。
結果：今回の再解析により、先行研究で示された空振先行相との対応に加えて、空振の発振時刻の２～33秒前から緩やかな火映強度の上昇が始まっているイベントも見出された。つまり、噴火の数秒～数十秒前から火映は徐々に強くなっており（stageⅠと呼ぶ）、空振先行相の開始とともに急激に増加し（stageⅡ）、爆発に至っている。
議論：ブルカノ式噴火の前には溶岩ドーム（キャップロック）が火口を塞いでいると考えられるため、ドーム表面に亀裂が生じて露出した高温部分（赤熱領域）からの熱放射が火映を生じていると思われる。この場合、熱放射理論をもとに考察すると、火映強度上昇の理由として (a)赤熱領域の温度上昇、(b)赤熱領域の面積拡大（温度上昇を伴わない）、の２つが挙げられる。両者を区別するために、温度変化の指標としてカラーCCDカメラによる2色温度計測法（two-color ratio pyrometry）の原理に基づいてG/R比（緑色光/赤色光）を計算した。その結果、stageⅠは(b)、stageⅡは(a)のメカニズムで火映強度が上昇していることが示唆された。よって、stageⅠは例えば溶岩ドームの膨張による亀裂拡大とそれに伴う赤熱領域の拡大、stageⅡはキャップロック下の高温高圧のガス溜まりまで達する亀裂の開口による急激な温度上昇を見ている可能性がある。