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小園誠史 Tomofumi Kozono

  • 研究員
  • 所属ユニット:地震・火山防災研究ユニット
  • 参加プロジェクト:火山活動の観測予測技術開発,基盤的な高精度地震火山観測研究
  • 専門分野:火山物理学

研究内容

  • 噴火タイプの多様性・溶岩ドーム噴火のダイナミックスに関する研究
  • 火道内マグマ上昇過程(火道流)の数値シミュレーションと解析的研究
  • 2011年霧島山新燃岳噴火における噴煙画像解析・マグマ噴出過程に関する研究
    火道流の数値シミュレーション:
     火山噴火の素となるマグマは,地下深部において水などの揮発成分を含んでいる.そのマグマが火道内を上昇して 減圧すると,マグマに溶け込んでいた揮発成分が気相(ガス)として析出する.その結果マグマが膨張し, 高速で火口から噴出することによって巨大な噴煙を形成するような爆発的噴火が生じる. しかし,上昇過程においてマグマからのガスの分離(以下,脱ガスと呼ぶ)が効果的に起こると, マグマの膨張は抑制されて低速で火口から噴出し,溶岩ドームや溶岩流をもたらすような非爆発的噴火が生じる(図1). 従って,脱ガスを伴う火道内のマグマ上昇過程は,多様な噴火タイプをもたらす重要なプロセスである. 多様なタイプの噴火が生じるメカニズムはまだ十分には理解されておらず,このメカニズムを明らかにする ことは,いったん噴火が開始したあと大爆発が起こる可能性や噴火の終息の可能性など,噴火の推移 を予知するうえで,また防災面においても極めて重要である.
     本研究では,マグマ上昇中における発泡と脱ガス,さらには結晶化に伴うマグマ粘性増加などの 複雑な物理過程を考慮した,混相流体力学に基づく火道流数値モデル(図2)を構築し,その解析を進めている.

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 この数値解析によって, マグマ溜まりへの地下からのマグマ流入量のわずかな増加によってマグマシステムが不安定になり, 火道内におけるマグマの発泡度が非常に低い溶岩ドーム噴火の状態から, マグマ発泡度が急激に増加して爆発的噴火へ推移していく過程を詳細に明らかにすることができた(下図).

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研究業績等

論文(査読あり)
  • Kozono, T., Ueda, H., Ozawa, T., Koyaguchi, T., Fujita, E., Tomiya, A., and Suzuki, Y.J. (2013), Magma discharge variations during the 2011 eruptions of Shinmoe-dake volcano, Japan, revealed by geodetic and satellite observations, Bulletin of Volcanology, 75:695. doi: 10.1007/s00445-013-0695-4
  • Fujita, E., Kozono, T., Ueda, H., Kohno, Y., Yoshioka, S., Toda, N., Kikuchi, A., and Ida, Y. (2013), Stress field change around the Mount Fuji volcano magma system caused by the Tohoku megathrust earthquake, Japan, Bulletin of Volcanology, 75:679.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T. (2012), Effects of gas escape and crystallization on the complexity of conduit flow dynamics during lava dome eruptions, Journal of Geophysical Research, 117, B08204. doi: 10.1029/2012JB009343
  • Kumagai, T., Palacios, P., Ruiz, M., Yepes, H., and Kozono, T. (2011), Ascending seismic source during an explosive eruption at Tungurahua volcano, Ecuador, Geophysical Research Letters, 38, L01306.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T. (2010), A simple formula for calculating porosity of magma in volcanic conduits during dome-forming eruptions, Earth, Planets and Space, 62, p483-488.
    Highlight Paper Selected by the Editorial Board (Full text available)
    http://www.terrapub.co.jp/journals/EPS/highlight_papers.html
    http://www.terrapub.co.jp/journals/EPS/pdf/free/2010/62050483.pdf
  • Koyaguchi, T., Suzuki, Y.J., and Kozono, T. (2010), Effects of the crater on eruption column dynamics, Journal of Geophysical Research, 115, B07205.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T. (2009), Effects of relative motion between gas and liquid on 1-dimensional steady flow in silicic volcanic conduits: 1. An analytical method, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 180, p21-36. doi:10.1016/j.jvolgeores.2008.11.006
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T. (2009), Effects of relative motion between gas and liquid on 1-dimensional steady flow in silicic volcanic conduits: 2. Origin of diversity of eruption styles, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 180, p37-49. doi:10.1016/10.1016/j.jvolgeores.2008.11.00
  • Kozono, T., and Mitani, N.K. (2006), Modeling of 1-dimensional steady flow in volcanic conduits: a review (in Japanese with English abstract), Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences, 35, p166-176.
    小園誠史, 三谷典子, 一次元定常火道流のモデリング・総説 (2006), 岩石鉱物科学, 35, p166-176.) CiNii
論文(査読なし)
  • 小屋口剛博, 鈴木雄治郎,小園誠史, 火山噴火のダイナミクス, ながれ, 30, p317-324, 2011. Link
  • 小園誠史, 田中宏幸, 小屋口剛博, ミューオグラフィーによる巨大物体の密度分布可視化およびその火山噴火における火道内気液二相流解析への応用, 混相流, 24, p45-56, 2010. CiNii
国際学会
  • Kozono, T., Ueda, H., Ozawa, T., Koyaguchi, T., Fujita, E., Tomiya, A., and Suzuki, Y.J., Magma discharge variations during the 2011 eruptions of Shinmoe-dake volcano, Japan, revealed by geodetic and satellite observations, AGU 2012 Fall Meeting, V33A-2839, San Francisco, USA, 2012/12/5. Abstract
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Effects of lateral gas escape on transitions from lava dome eruptions to explosive eruptions, IUGG 2011, V08-3129, Melbourne, Australia, 2011/7/6.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Coupled effects of vertical and lateral gas escapes on conduit flow dynamics and chemistry of volcanic gas during lava dome eruptions, AGU 2010 Fall Meeting, V33F-07, San Francisco, USA, 2010/12/15. Abstract
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Effects of Vertical and Lateral Gas Escapes on Volatile Compositions, Magma Porosity and Pressure in Volcanic Conduits during Dome-forming Eruptions, Cities on Volcanoes 6, 1.1-P-33, Tenerife, 2010/5/31.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., An analytical study for 1-dimensional steady flow in volcanic conduits: effects of relative motion between gas and liquid on eruption styles, AGU 2005 Fall Meeting, V31D-0644, San Francisco, USA, 2005/12/7. Abstract
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Effects of relative motion between liquid and gas on transition of eruption styles: conditions for effusive eruptions, IAVCEI (International Association of Volcanology and Chemistry of the Earth's Interior) General Assembly 2004, s03d_pm_116, Pucon, Chile, 2004/11/15.
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Effects of relative motion between liquid and gas on transition of eruption styles, IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) 2003, V10/01A/D-022, Sapporo, Japan, 2003/7/1.
国内学会
  • 小園誠史, 上田英樹, 長井雅史, 霧島山新燃岳2011年サブプリニー式噴火における火道流のダイナミクス, 日本地球惑星科学連合2013年大会, SVC50-P06, 幕張メッセ・千葉, 2013/5/20.
  • 小園誠史, 上田英樹, 小澤拓, 小屋口剛博, 藤田英輔, 東宮昭彦, 鈴木雄治郎 傾斜変動データとSAR衛星画像に基づく2011年霧島山新燃岳噴火におけるマグマ噴出過程の把握, 日本火山学会2012年秋季大会, B1-19, エコールみよた・長野, 2012/10/14.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 脱ガスと結晶化が溶岩ドームから爆発的噴火への遷移過程に与える影響, 日本地球惑星科学連合2012年大会, SVC54-P08, 幕張メッセ・千葉, 2012/5/20.
  • 小園誠史, 瀧本浩史, 鵜川元雄, 藤田英輔, 實渕哲也, 小屋口剛博, 石峯康浩, 霧島山新燃岳における火山噴煙のPIV解析, 日本火山学会2011年秋季大会, A1-16, 旭川市大雪クリスタルホール, 2011/10/2.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 横方向脱ガスが溶岩ドーム噴火から爆発的噴火への遷移過程に与える効果, 日本地球惑星科学連合2011年大会, SVC0047-06, 幕張メッセ・千葉, 2011/5/24.
  • 小園誠史, 上田英樹, 小澤拓, 小屋口剛博, 藤田英輔, 鵜川元雄, 棚田俊收, 傾斜変動データに基づく2011年新燃岳噴火におけるマグマ噴出率の見積もり, 日本地球惑星科学連合2011年大会, SVC070-P35, 幕張メッセ・千葉, 2011/5/23.
  • 小園誠史, 藤田英輔, 上田英樹, 火山噴火パラメータのデータベース構築, 日本火山学会2010年秋季大会, P05, 京都大学, 2010/10/9.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 縦方向・横方向の脱ガス過程が溶岩ドーム噴火における火道内の揮発成分組成・マグマ空隙率・圧力の分布に与える効果, 日本地球惑星科学連合2010年大会, SVC063-08, 幕張メッセ・千葉, 2010/5/24.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, マグマの流量と粘性が溶岩ドーム噴火における火道中のマグマ空隙率変化に与える効果, 日本地球惑星科学連合2009年大会, V159-038, 幕張メッセ・千葉, 2009/5/17.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 田中宏幸, 平秀昭, 薩摩硫黄島火山硫黄岳の火道浅部密度構造解析:3. 火道流モデルに基づく解析, 日本地球惑星科学連合2009年大会, V160-003, 幕張メッセ・千葉, 2009/5/18.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 溶岩ドーム噴火における火道中のマグマの空隙率変化」, 日本地球惑星科学連合2008年大会, V151-016, 幕張メッセ・千葉, 2008/5/26.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 気相・液相間の相対運動が一次元定常火道流に与える効果:噴火タイプの多様性の成因, 日本地球惑星科学連合2007年大会, V238-010, 幕張メッセ・千葉, 2007/5/24.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 一次元定常火道流の解析的研究:縦方向への脱ガス過程による非爆発的噴火の存在条件, 日本地球惑星科学連合2006年大会, V201-011, 幕張メッセ・千葉, 2006/5/14.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 気相・液相間の相対運動が爆発的噴火のダイナミックスに与える効果:層流脱ガスと乱流脱ガスの違い, 日本火山学会2005年秋季大会, B25, 北海道大学・札幌, 2005/10/7.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 気相・液相間の相対運動が爆発的噴火のダイナミックスに与える効果, 2005年度地球惑星合同大会, V075-012, 幕張メッセ・千葉, 2005/5/25.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 気相・液相間の相対運動が噴火タイプの多様性に与える効果(その2):非爆発的な噴火の条件, 2003年度火山学会秋季大会, A25, 九州大学・福岡, 2003/10/11.
  • 小園誠史, 小屋口剛博, 気相・液相間の相対運動が噴火タイプの多様性に与える効果, 2003年度地球惑星合同大会, V080-P009, 幕張メッセ・千葉, 2003/5/29.
ワークショップ・その他
  • Kozono, T., and Koyaguchi, T., Effects of gas escape and crystallization on the complexity of conduit flow dynamics during lava dome eruptions, International Workshop on High Energy Geophysics 2011, Happo-en, Tokyo, 2011/10/27.
  • Kozono, T., Tanaka, H.K.M., and Koyaguchi, T., Imaging Density Distribution of a Big Object by Muography and its Application to the Analysis of Gas-liquid Two-phase Flow in a Conduit during Volcanic Eruption, 3rd International Forum on High Energy Geophysics: Muon and Neutrino Radiography, NuTRAck and MuRAY Joint Meeting, Forest Hongo, Tokyo, 2010/3/9.
  • 小園誠史, 火山噴火の一次元定常火道流モデルのレビュー -脱ガス・気液間の相対速度・火道の形状について-, 特定領域研究「火山爆発のダイナミックス」研究集会, 山中共同研修所・山梨, 2004/7/17.

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所属学会・その他

所属学会
  • 日本火山学会
  • 米国地球物理学連合
  • 日本地球惑星科学連合
受賞歴
  • 日本火山学会研究奨励賞(2013年度, 第20号) Link
  • 日本火山学会論文賞(2012年度, 第14号) Link

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独立行政法人防災科学技術研究所