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火山噴火の予知の困難性について考察する

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 今回の御嶽山の水蒸気爆発を予知することはできなかったのか、ネット上ではさまざまな議論が起こっています。

 今回当ブログとしては、火山噴火の予知の困難性について、できるだけ「科学的」に考察を試みたいです。

 27日付けNHKニュース記事から。

御嶽山の火山性地震 今月に入って増加

9月27日 18時23分

気象庁によりますと、御嶽山では今月9日に火山性の地震が10回に達し、10日には52回、11日は85回の火山性の地震を観測しました。

火山性の地震の回数が1日に80回を超えるのは、前回の噴火の2007年以来で、その後も火山性の地震は1日に7、8回から20回を超える状態が続きました。

気象庁は今月11日と12日、それに16日の3回にわたって火山性の地震が増加しているとして「火山解説情報」を出して、火山活動の推移に注意するよう呼びかけました。

27日も火山性微動が始まる午前11時41分までに、6回の火山性の地震が観測されていました。

さらに噴火をきっかけに火山性の地震は急激に増加し、その後、午後5時までの間に313回の火山性の地震が観測されました。

http://www3.nhk.or.jp/news/html/20140927/k10014927661000.html

 うむ、今回の水蒸気爆発の前兆現象ともいえる火山性微動の増加が9月9日頃から観測されていたというのです。

 しかし、この現象を持って、噴火予知に繋げることはできなかったと、火山噴火予知連絡会の藤井敏嗣(としつぐ)会長(東大名誉教授)は弁明しています。

「わわわれの予知レベルはそんなもの」「近づくな…でいいのか」 予知連会長が難しさ語る

2014.9.29 00:14 (1/3ページ)[地震・津波・地球科学]

 「われわれの予知のレベルはまだそんなもの」「活火山には近づくな、でいいのか」。専門家らによる火山噴火予知連絡会が28日開いた藤井敏嗣(としつぐ)会長(東大名誉教授)らの記者会見は、噴火予知の難しさを改めて浮き彫りにした。詳報は次の通り。

 --11日には火山性地震が多発していたが、予知はできなかったのか

 藤井氏「もともと今回起こった水蒸気爆発を予知するのは非常に難しい。突発的に起こることが多く、11日の地震が前兆なのかという保証もない。それをもって予知に失敗したというかもしれないが、ある意味では仕方のない状態。われわれの火山噴火予知に関するレベルというのはまだそんなもの。ただ、もう少し情報の伝達に関しては、直接、登山客に対する働きかけがあってもよかったかもしれない」

(後略)

http://sankei.jp.msn.com/affairs/news/140929/dst14092900140002-n1.htm

 残念ながら、現在の科学力では「地震が前兆なのかという保証もない」のであり、「われわれの火山噴火予知に関するレベルというのはまだそんなもの」であるというのです。

 この発言に関しては賛否両論あると思われますが、私は噴火予知は極めて困難である現状を一科学者として真摯に素直に吐露した発言だと肯定的に捉えています。

 日本列島は太平洋火山帯に位置するいうまでもなく世界有数の活火山を有する国でありまた地震国であります。

f:id:kibashiri:20120221133730g:image
マグニチュード4.0以上、震源の深さ100km以下、理科年表2002国立天文台より
f:id:kibashiri:20141002114822j:image
世界の主要活火山分布図 理科年表2002国立天文台より

 ご覧のとおり、地理的には活火山活動と地震活動には強い相関関係があるわけですが、日本列島の近傍のどこが震源となるか予測できない「面」で発生する地震の震央に対し、活火山活動は110余りの「点」、すなわち活火山近傍を観測すればよいことから、地震に比較すれば火山活動の予知は遥かに現実的には実現可能性が高いと言えますし、かつて北海道で予知により住民避難が成功した事例もあるわけです。

 しかしながら、予知が成功したケースはあくまで例外であり活火山それぞれの活動のユニークさもあり、火山活動予知の困難さは地震予知の困難さとさして違わぬ低いレベルに留まっていると言えましょう、早い話、今回の御嶽山の火山活動が今後どうなるのか、マグマ噴火までつながる大規模活動となるのか、このまま収束するのか、残念ながら現在の科学的知見では誰も正確な予測は不可能なのです。

 地震活動や火山活動の予知がなぜ困難なのか、少し科学的に考察致します。

 ・・・

 物理計測の世界でスケーリング理論という分野があります。

 できるだけ数式を持ちいらずわかりやすく説明を試みます。

 スケーリングとは、文字通り物体がスケールを変えるとその性質にどのような影響を及ぼすかを科学的に分析することです。

 例えばこの地球上にあるあらゆる物体は重力(1G)に支配されています。

 例として、半径L、高さ2Lの円柱状の物体を想定します。

 この断面積は、L * L * πですから、L2πとなります。

 体積は、断面積 * 高さ = L2π * 2L = 2L3πとなります。

 強度は、断面積 / 重量 ですから、この場合重量=体積と見なせば、

 L2π / 2L3π = 1 / 2L となります。

 今この円柱状の物体のスケールを100倍大きくします。

 半径は100L、高さは200Lとなりますので、断面積、体積、強度はそれぞれ次のようになります。

 断面積 = 100L * 100L * π = 10000L2π

 体積 = 10000L2π * 200L = 2000000L3π

 強度 = 10000L2π / 2000000L3π = 1/200L

 つまりこの円柱状の物体はスケールを100倍にすると、断面積は1万倍、体積は100万倍に大きくなるのに対し、強度は1/100に劣化するわけです。

 図でまとめておきます。

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