ローマのコンクリート技術。

火山灰で長寿コンクリ　古代ローマの技術ヒント、北海道で研究

http://www.nikkei.com/article/DGXNASDG0400N_U4A600C1CR0000/

九州電力はもし災害起こしたら、国からの援助はないとわかれば再開しただろうか？

東京電力、九州電力は、潰れてしまえ！

性根が入っていない電力会社だ。

阿蘇山、箱根山、御嶽山など、このところ活発化しているように見える日本の火山だが、本当はどうなのか。2011年の東北地方太平洋沖地震の影響は？富士山は？そして、火山についていまどこまで分かっているのか――。地震や地殻変動の観測をもとに地下の現象を解明し、火山防災に取り組み、噴火の予知を目指す藤田英輔さんの研究室へ行ってみた！
（文＝川端裕人、写真＝藤谷清美）
　火山の噴火には様々な種類がある。
　前回、「水蒸気爆発」と「カルデラ噴火」が出てきたが、このあたりで整理をしておいた方が良さそうだ。藤田さんに教えてもらおう。
噴火は3種類
「マグマがどの程度、上がってきたかによるわけです。水蒸気爆発というのは、マグマがわりと地下水面近くに留まって、地下水を間接的に熱して、それが高温高圧になって爆発するものですね。噴火の中では比較的小規模です。2014年の御嶽山の噴火や箱根で想定されているものです。しかし、マグマと水が直接接するところまでマグマが上がってくると、マグマ水蒸気爆発というのが起きて、これの方が大規模になります。2015年の口永良部島の噴火がそうだったとされています。そして、マグマが直接噴火するのが、マグマ噴火です。これは国内では桜島や浅間山、海外ではハワイやエトナ山などが有名です。大きな噴火になりがちです」

火山噴火の種類。左から水蒸気爆発（2014年御嶽山）、マグマ水蒸気爆発（2015年口永良部島）、マグマ噴火（ハワイのキラウエア火山など）。（提供：藤田英輔）
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　基本的な噴火の仕方でも、マグマの熱が間接的に伝わった水蒸気爆発、マグマと水が接触して起こるマグマ水蒸気爆発、そして、マグマが直接噴出するマグマ噴火があるという。この順番に噴火規模は大きくなる。噴火規模とはこの場合、噴出物の量で定義されるのが一般的だそうだ。そして、カルデラ噴火は、通常のマグマ噴火よりもはるかに巨大で、地形を大規模に変えてしまうほどの破局的な噴火だ。（後述）。
　最近の火山の科学は、噴火の直前の予兆は見つけられる水準に達している。「終わりが予測しにくい」という弱点はありつつも、すでに「実用」の域に達している。実際に、口永良部島の噴火は、観測が防災につながった最近の事例だ。
　しかし、さきほどの噴火の「分類」の中で、一番規模が小さな水蒸気爆発と、一番巨大なカルデラ噴火については、予測しがたいのだそうだ。


「噴火を予知するという時に、マグマが上がってきて、地震が起こったり、地殻変動が起こったりして、噴火すると考えてきたわけです。それは、かなり分かるようになってきたわけですが、やっぱりできてないことがあって、そのひとつが、2014年9月の御嶽山のような水蒸気爆発ですね。噴火の規模自体は小さいんです。だから、これまでの観測では捉えにくかった。夜中に起こっていれば、多分、小さい新聞記事が出るだけで終わっているぐらいの、そういったレベルの噴火であったというふうに思います。土曜日で天気もよくてお昼だったっていうのは、本当に最悪のタイミングでした」
少しずつ理解していく
　噴火の規模がそのまま被害の規模を決めるわけではない。人命に関して言えば、人がいなければ大きな噴火でもゼロだ。そして、その逆も然りなのだ。
「小さい噴火でも、そこに人がいれば、災害として非常に大きくなります。その対策を、やっぱりやらなきゃいけないっていう気運が高まっています。気象庁は、水蒸気爆発の可能性があるところを、特に山頂近郊に観測点をいっぱいつくってケアしようという動きをしています。箱根も水蒸気爆発を想定していますので、なおさらです」
　その一方で、極大な噴火であるカルデラ噴火はどうか。
「これは、我々が体験したことがないものだから、予測しにくいんです。日本ですと、一番最近のカルデラ噴火は、7300年くらい前、鹿児島県の鬼界カルデラができた時の噴火だと言われています。1万年に1回の噴火を我々がどう扱うのか、というのが難しいところです。水蒸気爆発などですと、回数でいえば、すごく沢山起きているはずなのですけど、我々が見逃してきたわけです。でも、カルデラ噴火は滅多に起こりません」

　いきなり時間のスケールが「万」に近いところまで飛んでしまった。
　鬼界カルデラの噴火といえば、縄文時代の九州を一時、壊滅状態に追い込んだとされるものだ。その規模の噴火が、今の日本で起きたら、それはもう大変なことになる。想像を絶しているので、あえて想像しないが、それこそ「○○壊滅」という表現がアオリではないような事態になりかねない。
　しかし、考えてみれば、火山についての理解を進めることによって、カルデラ噴火についての見通しも立てやすくなるはずであって、まさに藤田さんのような方に、どんどん研究していただき、火山物理学をより精密な体系に導いていただきたいものだと切に思う。マグマと地殻が織りなす自然現象としての火山噴火を少しずつ理解していく先に、ミクロ方面で掴みにくい水蒸気爆発も、巨大すぎて滅多にないカルデラ噴火も、すっきり理解できる道筋が立つかも知れない。
　そのためには、やはり地表の観測や、人工衛星の観測を積み重ねて、実際の噴火のデータをとり続けることが大事だろう。
　と同時に、藤田さんの研究室では、もう1つの武器がある。
「スーパーコンピュータを使った数値シミュレーションをやって、現実とすり合わせて、より精密なモデルを作っていくというアプローチがあって、それを、我々はやっているんです」と。
　数値シミュレーションと聞いて、気象科学を思い出す人が多いと思う。
　明日の天気を知るために、気象変化を再現する一群の数式（モデル）に手持ちのデータを放り込んでコンピュータでどんどん計算していく天気予報は、数値シミレーションの一番身近な応用例だ。
モデルを洗練していく
　藤田さんがやっているのは、やはり、噴火の際に起きていることについてモデルを作り、計算することだ。しかし、火山のシミュレーションは、気象よりもかなり難しい。現状では、天気予報ほどの精度には達していないので、まずは計算の結果と実際の観測と照合して、さらにモデルを洗練させる、というのを繰り返す。気象と火山の数値シミュレーションは、天気予報という目標を持つ気象科学と、噴火予知という目標を持つ火山の科学、という部分でも似ている。
「具体的には、火山の下のマグマが貫入してくる過程ですとか、火道を上がってきたマグマがガスを出して爆発する過程をシミュレーションしたいわけです。地下の様子を10キロ×10キロ×10キロにわたって、3次元で表したいとします。あまり細かく考えると大変なので、100メートル×100メートル×100メートルぐらいを1単位の粒として表現します。ちょうど和菓子のきんつばみたいに、粒が詰まっているイメージです。で、それだけでも100万個の粒が必要になるんです。その100万個が3次元であっち行ったり、こっち行ったりするわけです。粒と粒の間は、バネみたいなものでつながっていて、つながりが強いところと弱いところがあります。弱いところにマグマが貫入してきたりするわけですね。マグマは、密度が違う粒だったり、液体の粒だったり、あと、その中にガスのあぶくが入って、減圧発泡っていうんですが、圧力が下がった時に、ガスが抜けていく様子をシミュレーションしたり。これ、本当に処理として重たくて、計算に時間がかかります。現実にすり合わせられるのが、10年ぐらいかかるんじゃないかと思ってますね」

　実は、現時点で3Dでの火山のシミュレーションは、まだ世界的にも珍しいそうだ。10キロ×10キロ×10キロの範囲といえば、浅めのマグマ溜まりしか表現できていなはずだけれど、それでも、相互に影響を及ぼしあい、時間変化する100万個の粒子という気の遠くなるような世界である。おまけに液体からガスへ状態が変わる瞬間を扱わなければならないなど、手間も多い。手法の洗練も必要だろうし、基本的には、スーパーコンピュータの能力が上がるのを待たねばならないのかもしれない。
最初はガス
　なお、シミュレーションで出てきた減圧発泡というのは、火山の噴火ではとても大事なプロセスだ。マグマにはたくさんガスが溶け込んでいる。地表近くまで上がってきて、マグマが冷え、圧力も下がってくると、あるところで一気にガスを放出する。噴火というと、まず噴煙が上がり、そのあとでマグマなどが流れ出すイメージがあるけれど、最初にドンと噴くのは、その時のガスだ。世界的に有名なハワイ島のキラウエア火山など、四六時中溶岩を吐き出しているところは、地上に出る前にどこかでガスをゆるやかに放出するルートがあって、爆発的な噴火にはならずに済んでいる。あの溶岩は、まさに「気の抜けた」状態のものである。
　もっとも、将来的に予知が期待される「小規模な」水蒸気爆発については、マグマが減圧発泡するよりも前に、地下水を熱し、それが爆発的に噴き出す。藤田さんはこういったシミュレーションもしていかなければならないと考えている。
つづく
藤田英輔（ふじた　えいすけ）
1967年、島根県生まれ。理学博士。防災科学技術研究所地震・火山防災研究ユニット総括主任研究員。東北大学連携客員准教授。山梨県富士山科学研究所特別客員研究員。1993年東京大学大学院理学系研究科修士課程修了、同年防災科学技術研究所入所。入所以来、火山観測網の運用やそのデータ解析、数値シミュレーションなどにより火山噴火のメカニズムの解明についての研究に従事。近年は特に地震・火山噴火の連動性に関する評価や地下でのマグマ移動現象の解明について取り組むとともに、欧米やアジアの火山コミュニティーとの連携強化に尽力している。
川端裕人（かわばた　ひろと）
1964年、兵庫県明石市生まれ。千葉県千葉市育ち。文筆家。小説作品に、少年たちの川をめぐる物語『川の名前』（ハヤカワ文庫JA）、天気を「よむ」不思議な能力をもつ一族をめぐる、壮大な“気象科学エンタメ”小説『雲の王 』（集英社文庫）（『雲の王』特設サイトはこちら）、NHKでアニメ化された「銀河へキックオフ」の原作『銀河のワールドカップ』『風のダンデライオン 銀河のワールドカップ ガールズ』（ともに集英社文庫）など。近著は、『雲の王』と同じく空の一族の壮大な物語を描いた『天空の約束』（集英社）、ニュージーランドで小学校に通う兄妹の冒険を描いた『続・12月の夏休み──ケンタとミノリのつづきの冒険日記』（偕成社）。
本連載からは、「睡眠学」の回に書き下ろしと修正を加えてまとめたノンフィクション『8時間睡眠のウソ。 ――日本人の眠り、8つの新常識』（日経BP）、「昆虫学」「ロボット」「宇宙開発」などの研究室訪問を加筆修正した『「研究室」に行ってみた。』(ちくまプリマー新書）がスピンアウトしている。
ブログ「カワバタヒロトのブログ」。ツイッターアカウント@Rsider。2015年10月に有料メルマガ「秘密基地からハッシン！」を開始した。
（このコラムは、ナショナル ジオグラフィック日本版公式サイトに掲載した記事を再掲載したものです）

研究室に行ってみた
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