[S-VC32] 活動的火山

[SVC32-05] 桜島のドローンを用いた火山ガス観測による見かけ平衡温度の定量

*風早 竜之介¹、森 俊哉²、篠原 宏志¹、角皆 潤³、宮木 裕崇³、森田 雅明²、中道 治久⁴ (1.国立研究開発法人　産業技術総合研究所、2.東京大学、3.名古屋大学、4.京都大学)

キーワード：火山ガス、UAV、見かけ平衡温度、水素

桜島は，日本で最も活発な噴火・噴煙活動を続けている火山であり，火山ガス観測は噴火活動推移予測のために重要である．だが，噴火発生の危険から噴気にアプローチすることが出来ず，高濃度の火山ガスを測定することが非常に難しい．今までセスナ機を用いた火山ガス観測などが為されてきたが，風下を飛行して観測するため，高濃度の火山ガスの測定は難しかった(Shinohara et al. 2020).　本研究では，ドローンを用いて火口近傍で火山ガス観測を行うことで，この問題を解決した．観測は，火山ガスのアルミバッグへの捕集，従来のMulti-GAS観測，乾燥剤を用いた水素センサーによる高精度水素観測の３種類を行なった．今回は特に高精度水素観測に焦点を絞って結果を報告する．
火山ガス中の水素(H₂)は火山ガス中の化学反応の平衡を考える上で，また，酸化還元状態・温度等を知る上で重要なガス種である(Gigenbach, 1987; Aiuppa et al. 2011)．だが，低濃度のH₂をセンサーを用いて測定するのは非常に難しい．高精度でH₂を測定するセンサーとして半導体センサーが挙げられるが，このセンサーはH₂Oにも感度がある．また，測定ガス中のH₂O濃度でH₂の感度が変化することが知られている(Shinohara et al. 2011).　本研究では，乾燥剤を用いてH₂Oを取り除いた乾燥ガスを測定することで，これらの問題を解決し，低濃度のH₂を高精度で測定する小型H₂定量装置(Little Multi-GAS; LMG)を開発した．LMGはH₂,SO₂,H₂Sセンサー，湿度計，乾燥剤，バッテリー，小型ロガーで構成されており，高いS/N比でH₂を定量が可能である．これらの計測ガス種の比を用いて，火山ガスの見かけ平衡温度(AET)(Ohba et al. 1994)を見積もることができる．また，小型・軽量のため，ドローンなどに搭載して火山噴煙の観測が可能である．
LMGを用いて2024年12月に桜島にてドローンを用いた観測を行った．観測フライトは合計４回行い，SO₂,H₂S,H₂O,H₂全ての成分の定量に成功した。観測されたSO₂濃度は最大4-50ppm程度であった．その結果、H₂O/SO₂比が高いもの（AET500-600℃程度）と低いもの（AET700℃程度）の二種類の組成が見出された.今回の結果は，桜島火口内に組成の異なる複数の噴気が存在することを示唆している．