2.第7次火山噴火予知計画の実施状況 1.火山観測研究の強化

第7次計画では、すべての活動的火山の活動度を定量的に把握することを長期的目標として、火山監視観測の一層の強化と常時観測体制の整備を進めることとした。また、火山噴火予知の高度化を目指した基礎研究の推進に対応するため、高精度の多項目総合観測点の整備を引き続き行い、各種の実験観測を実施することとした。

(1)火山活動を把握するための観測の強化

1 計画の内容

(ア)気象庁は、火山噴火予知連絡会に関係する大学等の関係機関の協力を得ながら、火山の監視観測を強化する。連続的な監視観測については、既存の連続的な監視観測網に加えて、火山噴火予知連絡会による活火山の分類結果や、それぞれの火山の防災上の重要性に応じて、監視観測に活用可能な大学・地方公共団体等関係機関の観測データ、地震の基盤的調査観測網のデータ、火山機動観測等を活用して、火山監視・情報センターにおける監視観測体制を強化する。火山機動観測については、地熱観測や火山ガス観測、火口近傍での地殻変動、全磁力観測等を継続するとともに、必要に応じて震動観測や空振観測等を長期間実施するなど、その内容の高度化を図る。また、火山活動把握のため、大学・研究機関との共同観測・研究を進める。
(イ)国土地理院は、電子基準点を活用して活火山及びその周辺での地殻変動をリアルタイムで監視するとともに、必要に応じ活火山の山体等にGPS観測点を設置し、地殻変動監視を行う。特に活動が活発な火山においては、APS(自動測距装置)等による地殻変動監視を行う。また、活火山及びその周辺において、水準測量及び潮位観測により地殻上下変動を把握する。さらに、地下のマグマ活動をとらえるため、必要に応じて地磁気観測及び重力測量を行う。
(ウ)海上保安庁海洋情報部は、南方諸島及び南西諸島の海域火山について、航空機による定期巡回監視を引き続き行う。海域火山の活動が活発化した場合には、航空機や無人測量船等による機動的観測を実施する。さらに、地磁気、重力及び海底地震活動等については、繰り返し観測を実施し、海域火山の中長期的な活動を監視する。同時に、人工衛星によるリモートセンシングを活用し、火山活動の監視を実施する。また、験潮所及び火山島等においてGPSの連続観測、離島・岩礁等での定期的なGPS観測、火山周辺海域に設置した海底基準点における定期的な海底地殻変動観測を実施し、マグマ活動の推移を監視する。

2 実施状況

(ア)気象庁は、本庁、札幌・仙台・福岡管区気象台の火山監視・情報センターの運用を平成14年3月に開始した。同センターにおいて連続監視を実施している火山は、火山機動観測による倶多楽、恵山、秋田駒ケ岳、新潟焼山、白山の5火山を新たに加え、常時観測火山20火山などと合わせて計30火山となっている。連続的な火山監視を行っている火山のうち、関係する大学、研究機関、行政機関、自治体から、地震データ、映像データなどの提供を受けて監視に活用している火山は、5火山増えて18火山となった。また、地震の基盤的調査観測網のデータを火山監視に活用している。今期間に火山活動の活発化が見られた浅間山、雌阿寒岳、桜島などでは地震、空振、GPS、傾斜などの観測強化を行った。
火山機動観測では、各火山でGPS繰り返し観測、全磁力観測、熱映像観測などを実施し、三宅島、浅間山では二酸化硫黄放出量の観測を定期的に行っている。三宅島の火山観測においては、東京都や関係機関とともに三宅島総合観測班を組織し、事務局として観測・研究の調整を行った。また、集中総合観測や火山体構造探査に参加し、大学との共同観測・研究に着手した。
(イ)国土地理院は、電子基準点を増設するとともに、データのリアルタイム取得などシステムの改良を進め、電子基準点を活用した活火山周辺の地殻変動の連続監視を行った。火山の地殻変動監視のために三宅島、浅間山、伊豆東部などにGPS観測点を設置した。伊豆大島、岩手山ではAPSによる地殻変動観測を実施したほか、樽前山、有珠山、北海道駒ヶ岳、岩手山、磐梯山、浅間山、富士山、箱根山、伊豆東部、伊豆大島、三宅島、新島、神津島、八丈島でGPS機動連続観測を実施した。
火山変動測量(火山活動に伴う地殻変動を検出することを目的として、火山周辺で定期的に行う測量)として、平成15~18年度にかけて北海道駒ヶ岳、草津白根山、伊豆大島、阿蘇山、霧島山、十勝岳、雲仙岳で水準、GPSなどの測量を順次実施した。伊豆大島、三宅島、伊豆東部で水準測量を繰り返し実施するとともに、伊豆東部では精密辺長測量も実施した。伊豆東部火山群周辺(伊東、初島、真鶴、宇佐見)で潮位観測を実施した。
磐梯山において航空磁気測量(全磁力測定)を実施するとともに、富士山北東部における全磁力連続観測、富士山周辺における重力測定を実施した。
(ウ)海上保安庁海洋情報部は、航空機による火山活動の監視として、南方諸島方面(火山島:11か所、海底火山:11か所)で年2回、南西諸島方面(火山島:7か所、海底火山:2か所)で年1回の定期巡回監視を実施した。また、海上自衛隊と協力して、南方諸島方面(海底火山:5か所)の監視を年10回実施した。これらに加えて、南西諸島方面、南方諸島方面の臨時監視を、平成14年度10回、平成15年度12回、平成16年度14回、平成17年度38回、平成18年度7回(7月1日現在)実施した。
平成17年度に、海底噴火の発生した福徳岡ノ場で無人測量船を用いた地形調査を実施した。また、福徳岡ノ場付近の人工衛星画像を入手し火山活動の監視を行った。伊豆諸島海域の験潮所と伊豆大島、真鶴に加えて、平成14年に新設した八丈島験潮所の観測点においてGPS連続観測を実施した。銭洲等の離島・岩礁、神津島島内ではGPS移動観測を実施した。また、三宅島西方海域で、海底地殻変動観測を実施した。諏訪之瀬島、伊豆大島、口之島、横当島(トカラ列島)、薩摩硫黄島及び福徳岡ノ場において航空磁気観測を実施した。

3 成果

(ア)気象庁では、火山監視・情報センターの運用開始によって常時監視体制が強化され、新たに連続観測を開始した火山、他機関からのデータの提供を受けて観測が強化された火山では、震源精度が向上するなど監視能力の強化が図られた。
2004年(平成16年)浅間山噴火の際には、爆発的噴火に数時間から30時間先行して傾斜変化が観測されることを見いだし、その後同様の傾斜変化がとらえられた場合、噴火の前に火山情報を発表し注意を呼び掛けた。
機動観測では、GPS観測、全磁力観測、熱映像観測などに加えて、浅間山、三宅島で二酸化硫黄放出量の観測を実施し観測内容の高度化を図り、多項目観測による火山活動評価に活用した。
(イ)国土地理院では、各種の観測によって伊豆東部、伊豆大島、硫黄島、桜島、三宅島、浅間山などで火山活動に伴う地殻変動をとらえた。観測したこれらの地殻変動を基に、浅間山、伊豆東部、伊豆大島などで、地下のマグマの動きや蓄積を明らかにし、火山活動の評価に寄与した。
(ウ)海上保安庁海洋情報部では、臨時監視を実施することで航空機による観測回数を増やし、2002年(平成14年)8月に伊豆鳥島の噴火を観測したほか、いくつかの火山で変色水を視認した。この観測結果に基づいて、船舶の航行安全確保のために航行警報を発表した。また、度々変色水を観測していた福徳岡ノ場では、2005年(平成17年)7月の噴火後、無人測量船による調査から海底地形図を作成し、最浅水深や噴出量を明らかにした。

(2)実験観測の推進

1 計画の内容

火山活動の定量的な評価と噴火予知手法の高度化を目標として、噴火過程の解明や火山活動の把握、予知手法の確度向上のための基礎研究を含む各種の実験的観測を行う。火山活動状況の把握や噴火ポテンシャル評価のため、計画的に対象火山を定めて集中総合観測や火山体構造探査を実施する。

2 実施状況

(ア)大学では、火山活動状況の把握や噴火ポテンシャル評価を目的とした集中総合観測と火山の浅部構造と状態を調べるための火山体構造探査を関連機関と協力して年次的に実施した。集中総合観測では、富士山(平成14年度)、草津白根山(平成15年度)、御嶽山(平成16年度)、浅間山(平成17年度)、有珠山(平成18年度)を対象に地震、地殻変動、重力、電磁気、火山ガスなど多項目の観測を実施した。火山体構造探査は、北海道駒ヶ岳(平成14年度)、富士山(平成15年度)、口永良部島(平成16年度)、浅間山(平成17~18年度)を対象に、人工地震観測や電磁気探査等を実施した。特に富士山と浅間山では、対象火山の活動を総合的に解明するため、集中総合観測と火山体構造探査をほぼ同時期に連携して実施した。
大学は、既設連続観測施設を維持するとともに、その高度化や効率化を実施している。噴火準備過程や噴火後の活動推移を定量的に評価するため、北海道駒ヶ岳に坑内広帯域地震計・傾斜計を設置し、さらに精密相対重力測定を実施、また十勝岳等ではデータ伝送の高品質化などによる観測網の強化に努めている。火山流体の移動・蓄積や供給率の時間的変化などを解明するために、浅間山ではGPSや広帯域地震計を2004年(平成16年)噴火前に設置、また噴火後にはGPS、広帯域地震計、傾斜計などによる観測網の強化や精密重力測定を実施したほか、稠密地震観測及び火山ガス観測などを含む集中総合観測や電磁気構造探査を行った。伊豆大島では、GPS、地震観測網、MT観測網の強化や高度化を実施し、地中二酸化炭素(CO2)連続観測点も設置した。御嶽山等では、群発地震活動と火山活動の関連性を解明するために地震観測やGPS観測及び水準測量を実施している。火山活動の即時的レベル判定・評価の手法開発を目指し、阿蘇山では広帯域地震計の設置、口永良部島では水蒸気爆発観測システムによる観測の継続、桜島や薩南諸島では火山性地震の自動分類などを基にした地震活動活発化に対応できるメールによる警報装置を開発した。
(イ)防災科学技術研究所では、マグマ活動の把握のため三宅島の観測網を維持、富士山中腹2か所に抗井式地震・傾斜観測施設を設置、伊豆大島や那須岳ではテレメータ装置を更新、硫黄島ではGPS測量と重力測定の実施に加え、GPS連続観測を開始するなど、連続観測の維持・強化を行った。群発地震活動が2002年(平成14年)8月に活発化した八丈島で広帯域地震計と傾斜計による短期観測を実施した。また、空中赤外映像による火山体表面温度観測を三宅島や浅間山で実施、三宅島では火山ガス濃度分布も測定、さらに衛星搭載SARによる地殻変動検出を浅間山などで試みた。
(ウ)国土地理院では、商用電力や既設通信線の利用が困難な地点で、太陽電池や衛星通信を利用する多機能簡易型無人観測装置による観測を行った。また、JERS-1データを用いた国内外の火山の地殻変動精査を実施し、さらに宇宙航空研究開発機構(JAXA(ジャクサ))が2006年に打ち上げた陸域観測技術衛星「だいち」(ALOS)のデータを使用した干渉SAR解析の実運用のための処理システムの整備と高精度地盤変動測量の実用化及び「だいち」の試験データによる解析システムの検証を実施した。

3 成果

(ア)集中総合観測で実施した多項目観測により、詳細な震源分布や地下構造、火山流体の動態についての新たな知見や基礎資料が得られた。特に富士山では、低周波地震の詳細な分布、山体内の熱水存在の可能性、山頂の絶対重力値の決定などに関して成果があがった。草津白根山では、流体貯留層の形態や火山ガスの通路についての知見が得られ、火山流体の上昇過程が明らかになった。御嶽山では山体下に地震波減衰域の存在、群発地震域の隆起現象や二酸化炭素ガスの放出が確認された。火山体構造探査では、詳細な火山体浅部構造が明らかになった。北海道駒ヶ岳では、三次元的な基盤構造が解明された。口永良部島では、稠密観測により詳細な地震波速度構造や熱水溜りを示唆する構造が得られた。富士山では、集中総合観測に併せて火山体構造探査を実施したことにより、浅部構造だけでなく深部低周波地震の発生域を含む地殻・最上部マントルの地震波速度構造と電気比抵抗構造を明らかにすることができた。
(イ)浅間山では、GPSや傾斜観測により、2004年噴火に際して噴火前の火道の膨張などの地殻変動が把握でき、また広帯域地震観測網によって噴火に伴う地震波形の記録が可能となった。航空機や衛星によるリモートセンシング技術により、火口底の変動や温度変化も把握できた。富士山では、山腹での抗井観測の強化により、低周波地震の検知能力が向上し、高品質の波形取得も可能になるとともに、地殻変動検出能力が格段に向上した。伊豆大島では、多項目の観測により、地殻変動、地震活動、地下電気比抵抗、マグマの脱ガス状況などを把握し、総合的に火山活動を評価することが可能になった。三宅島では、地震活動、地殻変動、全磁力変化、温度、二酸化硫黄ガス放出量などの観測から火山活動の推移を把握することができた。
(ウ)広帯域地震計による観測で成果があがった。諏訪之瀬島では、爆発的噴火に先行する地盤の隆起と噴火に伴う地盤の沈降を示す超長周期パルスが観測され、桜島と同様に精密に地盤の変動を観測すれば爆発が予知できる可能性が示された。八丈島や浅間山では、地下の岩脈の振動と考えられる地震を観測し、その状態についての推定が可能になった。阿蘇山では、火山性微動の周期が火山活動によって変化することが明らかになった。口永良部島では、高周波地震の活発化に連動した地盤の隆起・膨張と火口直下での熱の蓄積を示す観測結果が得られた。
(エ)既設観測網のデータ伝送方式の改善や観測管理の効率化等による観測の高度化の結果、霧島山、安達太良山、草津白根山、那須岳、樽前山等の火山では、震源決定能力の向上などの成果があがった。GPS観測では、多機能簡易型無人観測装置により、岩手山や有珠山など10火山以上の地殻変動を把握することが可能になった。衛星SARの干渉画像解析により、伊豆東部などの火山地域の地殻変動が検出され、また「だいち」のデータによる干渉SAR解析の準備が整い、硫黄島の地殻変動の検出で成果があがった。

(3)評価と課題

1 火山活動を把握するための観測の強化

(ア)気象庁は、機動観測の活用による連続観測や諸機関の観測データの分岐によって、陸域の火山監視の強化を着実に進めた。また、火山監視・情報センター運用開始に併せてデータ処理・評価の能力向上に努めた結果、火山活動解説資料等の大幅な質の向上が図られた。しかし、監視体制の十分でない火山もあり、今後も火山監視体制の拡充に引き続き取り組む必要がある。それと同時に、効率的な火山監視を行うために、中期的に監視すべき火山を選定し、それらの火山の監視体制を重点的に強化する必要がある。
(イ)海域の火山監視については、航空機により海域の火山活動状況の速やかな把握が行われ、船舶の航行安全等に十分成果をあげているが、今後は人工衛星画像の監視への活用も期待できる。また、無人測量船を用いて危険を伴う海域での情報の収集が可能になり、これまでより噴火活動を詳細に把握できるようになったことから、引き続き無人測量船の活用が望まれる。
(ウ)火山の地殻変動については、全国1,231点の電子基準点(GPS連続観測網)が完成し、火山活動の監視に活用された。解析の迅速化が図られた結果、近い将来のリアルタイム化のめども立ちつつある。また、いくつかの火山ではGPS観測点が強化され、周辺の電子基準点と観測網を構築することで、火山の地殻変動を詳細にとらえることが可能となった。その一方で、観測点が十分設置されていない活火山も多く存在すること、電子基準点の維持及び適切な更新が今後の課題である。海域については、GPS連続観測点と離島・岩礁における移動観測を組み合わせて伊豆諸島海域における地殻変動をとらえたり、三宅島西方海域ではマグマの活動に伴う海底地殻変動観測を世界に先駆けて実施するなど、海域の地殻変動監視能力が向上した。今後、海底基準点を的確に配置することで、マグマ貫入を原因とする海底地殻変動の検出が期待される。

2 実験観測の推進

(ア)広帯域地震計や傾斜計による観測で、地下の岩脈の状態推定や噴火前の火道の膨張など、噴火の準備過程から噴火過程に至る活動を定量的に評価するための重要な情報が得られることが、浅間山、八丈島、三宅島等の火山活動で明確に示された。特に、2004年(平成16年)に噴火した浅間山では、広帯域地震計、傾斜計、GPSなど多項目の観測網により、噴火に至る長期的な活動の変化や噴火直前の前駆的変動を把握することができた。GPSにより長期的なマグマの蓄積過程、広帯域地震計により長周期地震の振動源である火口直下の火山流体の挙動や噴火過程、傾斜計により噴火直前の膨張過程が明らかになり、噴火予知の高度化につながる成果を得たことの意義は大きい。また、次の噴火が懸念される伊豆大島では、各種の観測が強化され、マグマ蓄積過程と地震活動の関係が明確になってきたことは、将来の噴火の前駆現象を判断する上で大きな成果である。観測が強化された富士山においても将来の噴火の前駆現象把握能力が一段と向上し、噴火予知の高度化に寄与している。
(イ)GPSに加え干渉SARも地殻変動の把握に不可欠な観測技術となり、定量的な噴火予知のための標準観測として、これらの観測の重要性が認識された。しかし、これらの観測結果を噴火予知に更に活かすためには、多機関により取得されたデータの統合とそれを用いたモデル化の手順についての検討が必要である。
(ウ)火山体構造探査と集中総合観測を富士山で初めて同時期に連携して実施し、地震波速度構造と電気比抵抗構造、地震活動などの総合的な把握に効果を発揮した。その後、浅間山でも集中総合観測に併せた火山体構造探査が実施され、総合的な地下構造の把握が進んだことは評価できる。さらに、明瞭にマグマ供給系を解明するために、今後もマグマ溜りの検出を目的とした総合的な調査や新しい手法の開発が不可欠である。
(エ)一方、ほかの多くの既設観測網では、データ通信の効率化や高度化、観測網管理の効率化などにより、観測を維持するための努力がなされた。また、火山体構造探査や集中総合観測などの臨時観測で使用する観測装置についても、より高性能な装置の開発が行われた。しかし、設備費の手当てが不十分なことから既設観測網の更新は進んでおらず、また開発した装置の導入も一部にとどまっている。このため、観測研究に支障を来しており、早急な対応が必要である。また、観測強化がある程度進んだ伊豆大島や浅間山、富士山においてもマグマ供給系をモデル化するにはまだ不十分であり、更なる観測の強化が不可欠である。

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科学技術・学術政策局政策課

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