[S-VC31] 活動的⽕⼭

[SVC31-P10] 火山の地形を考慮した地殻変動計算システムの開発 -海底地形の効果の検討-

*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、伊豆大島

火山活動に伴い観測される地殻変動データは，火山活動を評価するために重要である．気象庁などにより、活火山の周辺にGNSSや傾斜計などの地殻変動観測点の整備が進み，その連続観測データは火山活動の監視や評価に活用されている．火山周辺に設置されている地殻変動観測点は，火山体地形の上にあることから、観測される地殻変動データは地形形状の影響を受けている．このような地殻変動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，山体地形を考慮した火山性地殻変動を求める境界要素法による数値計算で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，2021，JpGU）．これまでは，数値計算で用いる火山体地形のメッシュモデルの作成において，地表の数値標高モデル(DEM)のみを利用してきたため，島嶼部の火山は，海面部分を標高0mの陸地として計算を行っており海底地形については考慮していなかった．本研究では，陸上の数値標高モデルに加えて，水深のデータも合わせて火山体地形のメッシュモデルを作成することで，海底地形を考慮した地殻変動計算を行うことができるように，プログラムの改良を行った．このプログラムによって気象研究所が地殻変動観測点を多数設置している伊豆大島を対象として，海底地形を考慮したことが，観測点ごとの地殻変動量の計算結果に与える影響を調べたので報告する．
火山体地形のメッシュモデルの作成および地形を考慮した火山性地殻変動の数値計算にはこれまで開発してきた境界要素法による地形を考慮した地殻変動計算プログラムを改修したものを使用した．火山地形のメッシュモデルの作成において，陸上部分は国土地理院の10ｍメッシュの数値標高モデルを利用し，海域部分は日本海洋データセンターの500mメッシュ水深データを利用した．気象庁および気象研究所によりGNSSや傾斜計などの地殻変動観測点が多数設置されている伊豆大島を対象として，海底地形を含めた火山体地形のメッシュモデルを作成した．海底地形については伊豆大島の周囲10kmの範囲の水深データを利用した．三原山の山頂直下に設定した球状圧力源の膨張による変位や傾斜変化といった地殻変動量を観測点ごとに数値計算で求めた．圧力源の深さは標高400mから海面下1000mまでの間で200mごとに設定した．
数値計算で得られた観測点ごとの地殻変動量を，陸上部分の地形のみを考慮し，海域部分を標高0mの陸地とした場合の計算結果と比較した．その結果，気象研究所の岡田や千波といった海岸の近くにあるGNSS観測点では，海底地形を考慮した場合と考慮しない場合では，計算で求められた変位の大きさが10~20%程度異なり，概ね海底地形を考慮しない場合の方が変位量は小さくなる傾向になっていた．また変位量の差は圧力源が標高0m付近にある場合により大きくなっていた．一方で，海岸から離れた三原山付近に設置されている観測点では，それぞれの計算結果から得られる変位量や傾斜変化量の差は圧力源の深さにかかわらず1~2%程度以内に収まっており，海底地形を考慮した影響はほとんどないことが分かった．これらの結果は，圧力源から離れた海岸近くの観測点のデータから，海底地形を考慮せずに圧力源を解析した場合，推定される圧力源の深さが浅くなる可能性を示している．発表では，海底地形を考慮したことによる圧力源の位置や大きさの推定結果への影響についても報告する予定である．