火山噴火予知研究の現状と今後の課題

客員研究官

1．はじめに

　日本は、太平洋プレートおよびフィリピン海プレートがユーラシアプレートの下に沈み込む場所に位置しており、環太平洋火山帯に属する世界有数の火山国である。活火山は世界的標準として「概ね過去1万年以内に噴火した火山および現在活発な噴気活動のある火山」と定義され、我が国には108個存在する（図表1）。火山は平穏時には農産物を育み、温泉をはじめとする観光資源を提供するなど数々のめぐみをもたらし、生活の糧を与えてくれる存在であるが、ひとたび噴火が発生すると一転して甚大な災害をもたらす。火山災害はいろいろな原因による複合災害であり、地震災害が特に震動によることとは対照的である（図表2）。

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　我が国における人的被害を伴う火山災害は、有史以来の記録に残るだけでも30回以上発生している。最大の被害は1792年雲仙普賢岳で、山体崩壊が引き起こした津波発生により約1万5千人の犠牲者があった。近年では、1991年に発生した同じ雲仙普賢岳での火砕流被害で43名の犠牲が出た。しかし、最近の火山災害は、江戸時代やそれ以前に比較して大規模な人的被害を伴うことが少なくなった。これは、1707年富士宝永、1783年浅間天明、1792年雲仙眉山崩壊のような大規模噴火がここ数百年間発生していない幸運とともに、最近の火山観測網による異常検出とその際の避難等の対応が効果的に行われるようになった成果であると考えられる。

　火山噴火予知は地震予知と比較すれば取り組みやすいと言える。予知の5要素である「いつ・どこで・どのくらいの・どのような・いつまで」のうち、「どこで」については、特に活動の初期段階では、大局的には火山の空間的な位置が把握されている利点がある。「いつ」についても、火山活動はマグマの動きに伴うものであることから、噴火に先立ち火山性地震が発生するなどの前兆現象をとらえることにより、ある程度の把握ができる。近年では精密な観測により異常を検知し、「噴火が起こりそうだ」という情報を発信できるレベルにまで到達している。マグマの物性や火道の安定性などにも依存するが、基本的には数日～数時間前の予知が可能である。顕著な例としては、1986年伊豆大島噴火、1989年伊豆半島東方沖、2000年有珠山噴火、2000年三宅島噴火などにおいて、事前の群発地震や地殻変動が検知され、この情報が避難行動に活用された。1998年岩手山では噴気や地震活動から噴火の可能性が指摘されたが結局噴火に至らない、いわば「噴火未遂」という貴重な経験をした。富士山でも、2000～2001年に深部低周波地震活動が活発化し、噴火へは至らなかったものの、富士山の噴火が現実的にありうるということを認識し、防災対策の必要性を喚起する出来事となった。

　しかし一方で、「いつ噴火が終わるか」については正確な情報を得るのが難しい。2000年三宅島噴火では事前のマグマの動きを捉えたものの、2500年ぶりのカルデラ形成、長期にわたる火山ガスの放出といったこれまでに世界的に観測事例がない現象を経験し、火山活動の推移予測が困難であった。この噴火から、火山噴火予知が過去の経験則に大きく依存しているという事実が改めて浮き彫りになった。火山活動の根源であるマグマの活動について、深さ10キロより浅いマグマ溜りに関してはある程度の知見があるものの、それよりさらに深い、特に約20km以深の情報は得られていない。より深部からのマグマ供給の仕組みが捉えられていないことが火山活動の推移予測を困難にしている。

　火山噴火予知を実現するためには、火山噴火現象を精確に記載する理論モデルの構築が必要である。すべての基本となる火山観測によるデータと火山活動の理論モデルとを、相互にフィードバックをかけながら噴火のメカニズムを解明し、マグマ上昇から噴火にいたる現象を記載する、より正しい理論モデルを構築する。その中では、実験やシミュレーションという技法も利用される。このように構築された理論モデルをもとに、火山噴火の将来予測が可能となり、その結果はじめて、噴火に関する情報提供などの火山防災への実用化へと発展する。また、火山防災の実現には、火山学のみならず、災害心理学・医療・社会学、火山防災工学的な側面も総合的に進展させる必要がある。

　火山噴火予知研究は、自然のメカニズムを解明する学術的側面と、われわれの安全・安心な社会・生活に関連する火山防災への貢献という行政的側面の双方のフィードバックの上に進められている（図表3）。次章以後では、科学的な視点から火山噴火予知研究をまず議論し、この成果を実用化する火山防災のあり方について述べる。

2．我が国の火山噴火予知研究の推移

2-1 火山噴火予知研究とは

　火山噴火予知研究の目標は、噴火予知の5要素である噴火の時期、場所、規模、様式および推移を予測することである。噴火予知研究の発展段階は大きく三つに分けられる²⁾。

・発展段階1
火山の観測により、火山活動の異常が検出できる。

・発展段階2
火山の観測と経験則により、異常の原因が推定できる。

・発展段階3
火山現象を支配する物理法則が明らかにされており、観測結果を当てはめて、将来の予測ができる。

　「噴火の時期」に着目すると、数万～数十万年の間での噴火履歴を対象としたものから、噴火直前を対象としたものなど、いろいろなタイムスケールが存在する。大まかには、長期予測（リスク評価）と直前予知に分けられる。

　長期予測（リスク評価）は、土地の利用計画や砂防ダムの建設など火山地域の長期的な生活基盤の安定と共存を目的とした評価である。原子力施設の設置や放射性物質の地層処分などのための評価も含まれる。この長期予測のために過去の噴火史を明らかにする必要があるが、そのために火山灰等の噴出物の分布調査、トレンチやボーリング調査による岩石資料等の分析などが実施される。その成果は、噴火履歴の階段ダイヤグラム（図表4）としてまとめられる。階段ダイヤグラムは横軸に時間、縦軸に積算の噴出量をとるもので、それぞれの火山活動の間隔や規模を評価できるものである。

　一方、直前予知は火山観測データに基づいて判断される。火山観測では、地震・地殻変動・重力・磁力・電磁場などの物理観測、火山ガスや水などの化学観測などを連続で実施し、データを蓄積することが基本となる。これらのデータに平常時と異なる変動を検知した場合、総合的に評価して噴火の可能性を検討する。ただし、マグマの物性を含め、火山の個々の特性があり、共通・普遍的な法則は明らかになっていない。現実的には、過去の噴火や異常を参照するなど、経験的な事例にかなりの部分を依存して判断を行うことが多い。後に述べる「火山噴火予知連絡会」とは、基本的にこのような短・中期的な火山活動の評価を行うとともに、ひとたび噴火が発生した場合の活動推移予測をあらゆるデータに基づいて議論を行う場である。

2-2　我が国の火山噴火予知研究の歴史

　我が国において火山観測が始まったのは、火山で発生する地震の観測が1888年に磐梯山で行われたのが最初である⁴⁾。この際は7月25日に発生した大噴火後に長期の地震観測を行った。したがって、「予知」というよりも活動把握を目的とした観測であった。その後、1910年の有珠山噴火に際し臨時地震観測が実施され、また同年の浅間山噴火では、日本初の常時地震観測が気象庁により行われた。その後、1912年焼岳、1914年桜島でも観測が実施された。気象庁による本格的な常時地震観測網の整備は、第二次世界大戦以前では、前記の浅間山のほか、阿蘇山（1931年）、伊豆大島（1939年）および三宅島（1943年）に限られた。戦後になって、有珠山・吾妻山（1950年）、樽前山・桜島（1951年）、雌阿寒岳（1956年）、十勝岳・北海道駒ケ岳・雲仙岳・那須岳・霧島山（1959年）で観測が行われた。現在では、常時監視火山は34にのぼっている。

　一方、大学の火山観測の開始は、1933年の東京大学地震研究所浅間山火山観測所の設置である。ここでは火山性地震の分類や頻度についての知見が得られ、世界的に見ても、初期の火山観測に大きな道筋を与えた。その後、京都大学（阿蘇・桜島など）、九州大学（雲仙普賢岳など）、東京工業大学（草津白根山）、東北大学（東北地方の火山）、北海道大学（有珠山など北海道の火山）に広まった。

　その後（独）防災科学技術研究所（硫黄島・富士山など）、国土地理院（地殻変動観測など）でも火山噴火予知を目的とした火山観測が実施されてきている。このように、我が国では火山観測に対して単独の組織が一括して実施するのではなく、気象庁の観測網を大学や研究機関の観測網および知見により補填して行うという歴史をたどってきた。

2-3　我が国の噴火予知計画

　我が国で、国としての火山噴火予知の指針は測地学審議会火山部会により作成され、これに基づき実施されている。初めて指針が具体的にまとまったのは、1973年である⁴⁾。1973年6月29日に第1次の噴火予知計画である「火山噴火予知計画の推進について」（建議）が測地学審議会地震火山部会より提出され、これに基づいて1974年6月20日に気象庁を事務局とし、気象庁長官の私的諮問機関である「火山噴火予知連絡会」（以下「噴火予知連」と略記する）が発足した。噴火予知連の設置により、火山活動に関する情報交換、大噴火時の措置等関係機関の協力体制が整備された（図表5）。

　火山噴火予知計画は、その後、5カ年計画として、第7次まで策定・実施されてきた。それぞれの噴火予知計画の概要を図表6に示す。各火山噴火予知計画の策定に当たっては、関係各機関の連携により、現状の把握と将来の方向性を鑑みて議論が行われている。

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　第1次計画では火山噴火予知研究の体制としての噴火予知連の設立、第2次計画では対象火山の分類と体制の整備強化に焦点が置かれた。第3次から第4次にかけては観測体制の充実化が図られ、これにより火山活動の異常検出のためのバックグラウンド状態が把握できるようになり、各火山の活動評価が徐々に可能となってきた。特に、桜島、伊豆大島などでは噴火の直前現象の把握が進むとともに、マグマ供給系やその挙動が解明された。また、高密度、多項目、高精度の監視観測体制が整備された有珠山、浅間山、三宅島などの火山では、火山活動の的確な評価や噴火発生の予測が可能な段階に達しつつあることが示された。

　第4次計画までの成果で異常検出の把握についての知見が得られた後、その次の段階として、第5次計画では、火山の地下がどのような構造になっているか、マグマについて、どの程度の深さに、どのような量が、どのような状態で存在しているかといった、マグマ供給システム解明の研究に重点がおかれた。特に雲仙岳、霧島では人工地震による構造探査が精力的に実施され、詳細な地震波速度構造が明らかになった。

　第6次計画では、期間内に発生した有珠山噴火・三宅島噴火の際に、噴火予知計画の発足以来推進されてきた観測網整備や予知手法の開発の有効性が改めて示された。しかし同時に、さらに解決すべき課題、つまり、噴火開始後の推移予測の困難さを認識することにもなった。関連機関の連携に基づく火山観測では、高品位の観測データが基礎研究のみならず、全島避難へと至った三宅島の火山活動把握といった防災対策にも有効であった。火山噴火予知高度化のための基礎研究の推進という点では、岩手山での実験観測により3次元的な構造やダイナミックなマグマの活動の把握に知見を得ている。また、マグマからの脱ガス機構に関する物質科学的研究においては、噴火のメカニズムを解明するための理論研究に少しずつ進展が見られた。火山噴火予知体制の整備という点では、研究と観測の継続と推進のため大学における関連研究施設の整備が進められ、気象庁においても火山監視・情報センターの整備など組織整備が一段と進展した。

　現在実施されている第7次計画は、実施状況の中間レビューが2007年1月にとりまとめられた⁸⁾。それによると、火山観測研究では、国土地理院によって全国展開されたGPSを用いた電子基準点により、リアルタイム的な地殻変動解析のめどがほぼ立ちつつある。2004年に噴火した浅間山では、広帯域地震計・傾斜計・GPS・重力・火山ガスなどの多項目観測網により、噴火に至る長期的な活動変化や噴火直前の前駆的変動の把握に成功し、実用的な噴火予知へ向けた成果が上がった。また、地震波速度構造と電気比抵抗構造の総合的な解釈によるマグマ供給系の理解、組織的な地質調査、系統的な岩石の化学分析や年代測定により噴火ポテンシャル評価の基礎が徐々に確立されていると評価されている。

　特に第6～7次計画においては、リモートセンシング技術の進展により、火山学にも顕著な発展がもたらされたことが注目される。国土地理院によるGPS観測網“GEONET”の整備や、衛星“だいち”のSAR技術により地殻変動を面的に把握することが容易になった⁹⁾。また、宇宙線ミューオンによる火山体内部の透過像撮影手法も開発され、火山体浅部のマグマシステムのイメージングが進んだ¹⁰⁾。ただし、これは、厚さ1.5km以上の土砂がある場合には透視が不可能なため、火口直下のごく浅い部分のイメージングに限られる。

2-4　学術的大型プロジェクト

　火山噴火予知計画を踏まえて平行して行われている基礎研究の大型のプロジェクトからも、特に重要な知見が得られている。近年実施された大型プロジェクトとして、ここでは2例を紹介する。これらの成果は直ちに噴火予知の実用化へ応用できるものではないが、火山噴火のメカニズムを解明することにより、噴火のポテンシャル評価を含めた火山噴火予知に資するはずである。

①「富士火山の活動の総合的研究と情報の高度化」（文部科学省科学技術調整費先導的研究、2001～2004年度、代表研究者藤井敏嗣）¹¹⁾

　2000年に活発化した富士山の深部低周波地震活動を受け、富士山の将来的な火山活動の活発化に備え、噴火履歴の把握と現状の把握を目的として3つのサブテーマで実施された。「低周波地震とマグマ蓄積過程の研究」では、高品位の地震・地殻変動・地電位観測により、低周波地震の震源が山頂火口北東方向の地下15km程度の深さに北西－南東方向に並んでいること、深さ30km付近に低比抵抗域が存在すること、また、火山活動にともなう顕著な地殻変動がないことなどが明らかにされた。「噴火履歴の研究」では、地表調査、トレンチ調査、掘削調査により富士山の噴出物の解析を実施し、マグマ供給システムの時代変遷が解釈された。これらにより、富士山は3つの火山により構成されるという通説が覆され、4つの火山からなることが明らかにされた。

　「情報の高度化の研究」では、1707年宝永噴火の大量降灰を想定した場合の社会的被害、火山情報の発信、避難体制についての知見を取得し、科学者と住民との関わり方についても重要な方向性が打ち出された。

②「火山爆発のダイナミクス」（文部科学省科学研究費特定領域研究、2002～2006年度、領域代表者井田喜明）¹²⁾

　火山噴火予知のためには、“爆発”現象のメカニズムを解明する必要があり、欧米で先駆的な研究が進められているが、我が国では初めて文科省科研費特定領域研究「火山爆発のダイナミクス」が実施された。このプロジェクトには全国の約80名の研究者が参画し、これまで観測・分析などの手法に偏っていた火山噴火予知研究に対して、爆発現象そのものを観測・モデリング・実験の3つのアプローチを連携させて解明を行うことを目指した。火山が噴火に至るまでには、まず、マグマが地下に蓄えられ、爆発のエネルギーを保持する発生場が形成される。発生場にはマグマや熱水の溜まりに加え、それらをとり囲む岩石が含まれる。発生場で爆発の準備が整うと、マグマの上昇や熱水の加熱が始まり、遂にはマグマ爆発や水蒸気爆発などの火山爆発が起こる。その結果、地表には噴煙や火砕流などの現象が現われ、火山災害が発生する。このプロジェクトは「発生場」、「準備過程」、「メカニズム」、「地表現象」と「火山災害」の5つの研究項目から成り、活火山の観測のために、ロボット車やドップラーレーダーなどを用いた新しい装置も開発された。また、火山物質特有の性質を取り入れた数値解析コードが開発され、マグマと気泡の混相流の物理にも新しい知見が得られた。さらに、マグマの発泡や爆発・衝撃波管実験によって噴火の素過程も明らかになった。これらの成果は世界的にも先駆的なものとして評価されている。

3．2009～2013年度の
　　「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」²⁾

3-1　地震予知と火山噴火との一本化

　従来推進されてきた地震予知計画と火山噴火予知計画は、2009年度より一本化され、新たに「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」²⁾として実施される予定である。「地震及び火山噴火は、同じ地球科学的背景を持った自然現象であり、測地学的・地震学的手法による共同での観測研究はそれぞれの現象理解に有効」、「世界に類を見ない稠密（ちゅうみつ）な地震・地殻変動の観測網などの研究資源を地震現象と火山現象の観測研究に有効活用することにより、効率的で効果的な研究を実施」との視点から、地震予知と火山噴火予知の連携が図られる。

3-2　2009年度からの火山噴火予知研究

　これまでの火山噴火予知計画およびそれに基づき推進された基礎研究により、活動的な火山については一定の観測網が整備され、火山活動の異常の検知と情報発信が可能な状況となってきた。しかし、現在の火山噴火予知はこの「噴火しそう（時期）」「このあたりに噴火口ができそう（場所）」というレベルにとどまっていて、「どの程度の規模になるのか？（規模）」「爆発的になるのか、非爆発的になるのか？（様式）」、「いつまで継続するのか？（推移）」といった疑問に答えることができない。2-1に述べた噴火予知の段階1～3（2-1参照）のうち、現在、観測が実施されている火山の多くは段階1にある。活動的で数多くの噴火履歴があり、多項目観測や各種調査が実施されている幾つかの火山でも段階2にとどまっていると考えられる。本質的な火山噴火予知は段階3を実現することにある。このような現状認識のもと、2009年度からの計画では、次の方向性が示されている。

・火山監視観測網の強化および火山噴火の可能性の高い地域におけるモニタリングの重点的な強化

・火山活動の現状を評価し、予測される噴火の前兆現象や活動推移を網羅した噴火シナリオの作成

・基礎研究の推進によって得られるモデルや噴火シナリオにモニタリング結果を統合し、火山活動の定量的評価を行う予測システム

　これらの項目から、次の計画における研究開発のキーワードとなるのは「火山監視観測網の強化」、「噴火シナリオの作成」、「噴火機構モデルの確立」そして、最終的には、「噴火予測システムの構築」である。

　「火山監視観測網の強化」はこれまで着実に進んできたが、気象庁が連続観測を実施している火山は我が国の108活火山のうちいまだ30余の火山にとどまっている。より吟味したうえで対象火山を選定し、噴火前兆現象把握のための安定した長期的な連続観測を多くの項目（地震・地殻変動・火山ガス・電磁場・重力・映像・気圧など）で行い、より高品位なデータを蓄積する必要がある。特に火山地域では火山砕屑物による信号の減衰が大きいため、観測井による稠密観測が効果的である。

　「噴火シナリオの作成」については、それぞれの個別の火山において将来的にどのような噴火が想定されるか、主に過去の実績に基づきまとめるもので、噴火の前兆から終息に至るまでの時間変化や、発生可能性の高い火山災害現象と災害がおよぶ範囲などを予め示すものである。火山周辺での砂防などの長期的なリスク管理や、いざ噴火が発生した際の対処方法の指針となることを想定している。

　噴火メカニズムの視点からは、高品位なデータに基づき、物理学的視点・岩石学的視点・化学的視点を総合して噴火現象を支配する法則を導き出すという「噴火機構モデルの確立」が目標である。火山は、固体・液体・気体というマルチフェーズで、マグマ中の気泡の挙動といったミクロから、災害をもたらす溶岩流や、噴煙といったマクロまでのマルチスケールにわたる極めて複雑な系である。すなわち「噴火機構モデルの確立」とは、マグマが地下からどのように上昇し、どのように噴火に至るかを記述するモデルを作ることである。定性的なイメージとしては、マグマの上昇に伴い、マグマ自体が減圧されるためにマグマ中の気泡の膨張が加速され、マグマの破砕、さらには爆発へと至る。マグマ中のガス成分が少ない場合には溶岩流等の非爆発的な噴火となる。このような定性的なイメージではなく、定量的に観測データから地下の様子、特に噴火の直前の火道内の圧力・温度などの物理状態を推測するための理論モデルの構築が必要である。

　上記のような基礎研究の推進による「噴火機構モデルの確立」、「噴火シナリオの作成」、さらには「火山監視観測網の強化」により得られる高品位データを連結し、火山活動の定量的評価を行い、その後の火山活動の予測を可能にする「噴火予測システムの構築」を目指す必要がある。

4．国際連携と海外の火山噴火予知研究

　火山噴火予知への取り組みは、国際的な連携のもとでも行われている。世界の火山国での観測データや知見の共有は、我が国の火山噴火予知技術の向上にも多大な貢献がある。一方、我が国の火山観測を中心とした火山噴火予知技術は、東南アジアや南米の火山国への国際貢献としても導入され、成果をあげている。

　火山の噴火現象そのものは個々の火山の特性に依存するものが多い。災害を伴うような噴火が単独火山で継続的に発生することは少ない。さらには、我々人間一個人の一生のタイムスパンの中で複数の噴火事例を経験することはめったにない。このようなことから、火山噴火に関する観測点情報、観測データ、特に異常検出の事例などについては、知見の共有が重要である。したがって、世界の火山研究機関、観測機関などがデータを持ち寄り、知見を共有しようという構想であるWOVO (World Organization of Volcano Observatories) が、IAVCEI (国際火山学及び地球内部化学協会)のコミッションとして進められている¹³⁾。特に観測データに関しては、WOVOの下部組織であるWOVOdatプロジェクトにおいて、共有データベースの設計が進められている¹⁴⁾。WOVOdatでは、加盟機関が共通のフォーマットを用いてデータを集約し、相互参照により連携を図ることを目的に、データベース設計が進められている¹⁵⁾。

　我が国ではあまり行われていない、欧米での先駆的な取り組みの1つに、噴火事象を確率的現象として評価し、各噴火災害事象発生の確率を算出するといった手法がある¹⁶⁾。図表1で示したように火山噴火は多岐にわたっているが、これらの現象を総括的に可能性、規模、分岐としてまとめたものをイベントツリーと呼んでいる（図表7）。このイベントツリーの各ノードにおいて、次にどちらの分岐へ現象が進行して行くかについて、確率的に噴火の可能性評価を行う。確率の算定方法はまだ研究途上の段階であるが、長期評価・短期評価のいずれにも適用することが目指されている。

5．火山防災行政の仕組み

5-1　我が国の火山防災行政のしくみ

　火山噴火予知研究の成果は、火山防災行政へと適用される。ここでは、火山噴火予知研究の社会的意義の側面から、火山防災行政の概要に触れておく。

　基本的に、他の自然災害同様、火山災害についても各自治体の首長がその行政判断を行う。各自治体では「防災基本計画」を策定し、これに基づき火山災害発災時の避難や物資供給、復興などの行政対応を行う。市町村で対応できない広域にわたる災害となった場合には都道府県、さらには国レベルの対応となる。国レベルでは、内閣府（防災担当）が取りまとめを担当し、関係省庁の連携を図る構図となっている（図表8）。このような火山防災行政が火山噴火予知研究に期待するのは、火山噴火の可能性や活動の予測について、確実でよりわかりやすい情報を提供することであることは言うまでもない。

5-2　火山防災ハザードマップ

　地域防災計画の一部として、近年、整備が進んでいるのが、火山防災ハザードマップの作成である。火山防災ハザードマップとは、想定される噴火などの火山活動により被害のおよぶ範囲や、避難場所、避難路などの防災情報を示した地図であり、防災対策の基礎となるものである（図表9）。各自治体や周辺自治体の集まりである協議会等が主体となり、各種事象のシミュレーション等を踏まえてのハザードマップを作成し、これを配布することにより住民への情報提供が行われている。このようなハザードマップが整備されているのは、国内の37火山であり、これらについては（独）防災科学技術研究所のホームページからオンラインで見ることができる¹⁸⁾。

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　2000年有珠山噴火の際には事前に住民や防災機関に火山防災ハザードマップが周知されていたため、住民避難が円滑に行われた。

　富士山では2000年10月から2001年5月にかけて、深さ約10～15kmを震源とする深部低周波地震の活発化から、約300年ぶりの噴火が懸念された。しかし、震源の深さの変化や地殻変動の異常等は検出されなかったことから、噴火予知連はすぐに噴火に至ることはないとの判断をした。しかしこのことにより、富士山が活火山であることが再認識され、首都圏はじめ日本の大動脈である東海地域への直接的な火山災害影響の評価と対策を採る必要性が示された。これに対応する形で、内閣府の指揮のもと、国と地元の地方公共団体等による富士山ハザードマップ検討委員会（現富士山火山防災協議会）が設置された。2004年6月には報告書がとりまとめられた¹⁹⁾。

5-3　噴火警報と噴火警戒レベル

　気象庁は、2007年12月から火山現象について予報および警報を出すことになり、これ以後、20個の火山に噴火警戒レベルが導入された（図表10）。それまでは、天気予報の注意報・予報にあたる「臨時火山情報・緊急火山情報」という火山活動そのものに関する情報提供が行われていた。これに対し、気象業務法の改正（2007年12月1日）は、噴火の危険性に加え、想定火口から居住地までの距離等を考慮して噴火時等の影響範囲ととるべき防災対応を明確化した。危険性の各レベルには、「避難」「避難準備」「入山規制」といったキーワードが設定されている。ただし、この噴火警報・噴火警戒レベルも、その情報を判断・提供するための観測体制や評価方法については、まだ試行錯誤の段階であり、先駆的ではあるが、見切り発車的とも言える。今後の精度向上が待たれる。

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6．今後の火山噴火予知研究と火山防災行政の課題と提言

　これまで35年にわたって進められてきた火山噴火予知計画は3-1に述べたように、方向転換の時期を迎え、「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」という地震予知計画と足並みを揃えたものへと組み替えられる。火山活動は地震活動と密接に関連するものであるため、地震分野、火山分野双方で得られた知見を相互に活用していくという視点で効果があがるものと期待される。中央防災会議は、気象庁が発表する噴火予報などの火山情報を防災対策の基点として明確に位置づけており、火山情報に適応した防災対策の検討を行っている。このことは、より高度で正確な火山情報の重要性が増していることを意味する。

　しかし現実には、次の2つの大きな問題点が残されている。

①火山噴火予知研究は原理的な噴火メカニズムの解明について発展途上過程の分野であり、予知の精度には幅がある。

②観測体制が脆弱で、予報の責任機関である気象庁の観測網だけでは信頼性の高い活動把握ができず、またこれまで協力を得てきた大学の観測維持が危機に瀕している。

　本章ではこれらの問題点の背景を踏まえたうえで、今後進むべき方向性について提言する。

6-1　火山噴火予知を実現する効率的な観測体制

　火山観測には、地震・地殻変動だけでなく、電磁場、重力、火山ガス、可視画像等の多項目の連続観測が必要である。これらを合わせて整備し、高品位データを蓄積することが異常検出の基本であり、火山噴火予知実現への正攻法である。

　一方、火山観測体制について、文部科学省は火山噴火予知研究の基盤となってきた全国の国立大学の火山観測網における重点観測対象火山について、2009年から、34火山から噴火の可能性のある26火山へと大幅に減少させる方針を示している²¹⁾。一方、国立大学法人では、法人化に伴い研究予算および職員が削減され、老朽化した火山観測機器の更新や火山観測施設の維持が出来ない状況となっているところがある^22、23)。削減される観測網が廃止されると、これらの噴火の前兆をとらえるための異常の検出が出来ず、最も重要な火山災害リスクの把握ができなくなる懸念がある。

　5章で述べたように、気象庁が導入した噴火警戒レベルは、避難などの具体的な火山防災指針に関する情報を提供するものであり、十分なデータと解釈による信憑性の高い情報である必要がある。しかし、この情報の裏づけとなる観測データは、国立大学法人の観測網にかなりの部分を依存している。気象庁のみの観測体制では質の低下を招く可能性も否定できない。また、これまで国立大学法人はそれぞれの火山地域において地元自治体や住民との密接な関係を築き上げ、火山活動の情報共有や活用において、経験と蓄積がある。国立大学法人の観測体制の削減は、一部の現場ベースの密接な連携を減退させてしまう可能性がある。このように「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」では火山噴火予知の基礎となる観測の重要性を謳っているものの、現実には観測体制を縮小せざるを得ないというジレンマに陥っている。

　このような状況の中、「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」で示された方向性に沿って、全体的な規模縮小による弊害を最小限にすべく、今まで以上に効果的に火山噴火予知研究を推進する必要がある。これをまとめたものを図表11に示す。火山監視観測網の強化という点では、恒久的に稠密で多項目の火山基盤観測網の整備と運用を実現するために、これまでの地震調査研究で整備された、GPS観測網である国土地理院のGEONET、微小地震の基盤観測網である（独）防災科学技術研究所のHi-net等のデータ送信系を十分に活用するなど、既存のインフラを最大限に有効に利用することが必要である。これらの利用により、火山周辺で6～10観測点をサテライト的に整備することができる。また、老朽化した大学の観測施設も基盤観測網化の可否を見直し、これらも含めて基盤的観測網として全体設計することが必要と思われる。

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6-2　噴火モデル・噴火シナリオの構築

　噴火メカニズムを物理的に解明し「噴火モデル」を作るという基礎研究が、本質的に、火山噴火予知のための手段となる。特に、地下からマグマが上昇し噴出から爆発に至るまでのメカニズムについては、マグマ中に含まれるガス成分の挙動、破砕のしくみなどの過程を室内実験やシミュレーションで調べ、基盤的観測網からの高品位データを合わせて検証することにより、精度の高い理論モデルが構築できるであろう。

　また、火山防災に直接的に寄与するために作成される「噴火シナリオ」の作成は、火山噴火現象のイベントツリー（図表7）に、時間的推移の概念も取り込んだものになれば、特に緊急対応のための情報として有効である。シナリオ作成の実現には、ボーリング・トレンチ等の地質学的手法と、溶岩流・火砕流・噴煙等のシミュレーション技術の高度化が鍵となる。基盤的観測網からのデータ、噴火モデル、噴火シナリオといったパーツの組み立てにより、最終的に信頼性の高い「噴火予測システムの構築」が可能となる。欧米で試みられている確率的手法も取り込み、また国際的に共有される異常事象のデータベースも適用することにより、より精度が高い噴火シナリオの実現を目指すべきと考える。

6-3　高精度かつ有用な火山防災情報の提供

　気象庁により開始された「噴火警報および噴火警戒レベル」の発信により、火山活動の情報だけではなく、避難行動等の具体的な火山防災情報が提供されるようになった。これは、基礎研究が火山防災に直結する先駆的な試みである。しかし、原理的に火山噴火予知技術が万全ではない時点での導入であるため、現段階での情報には正確さの点で限界があることを十分に認識し、情報利用する必要がある。また、今後、基礎研究の継続、および観測体制の強化などにより、この情報の精度向上を高めるための努力が不可欠である。一方で、火山周辺に暮らす住民の暮らしの安全と安心を守るため、健康被害に関する情報提供、噴火被災や避難生活に対するメンタルケアなどとともに、今後は、ペットや家畜等の避難といったよりきめ細かい配慮も実現する必要があろうと思われる。

　火山噴火は自然災害の中でも特に複雑な現象であり、ひとたび発生すると噴火の規模によるが、噴煙・降灰など遠隔地でも多大な被害をもたらすことがあり、巨大規模となると地球全域にわたる影響を及ぼすものである。特に火山との共存が必要である我が国では、国民生活の安全・安心のために、長期的に火山リスク評価を行うとともに、短期的な火山噴火予知についても、より精度が高く信頼できる情報を適確かつ迅速に実現することが至上命題であると考える。

謝辞

　本稿の執筆にあたり、火山噴火予知連絡会会長の東京大学地震研究所藤井敏嗣教授、独立行政法人防災科学技術研究所鵜川元雄火山防災研究部長には貴重なご意見を多数頂戴いたしました。この場を借りて、厚く御礼申し上げます。

1)　気象庁ホームページ：
http://www.seisvol.kishou.go.jp/tokyo/volcano.html

2)　「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画の推進について（建議）」について：
http://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/20/07/08071504.htm

3)　早川由紀夫、ゑれきてる連載、日本の火山新しい火山観を目指して、第6回伊豆大島：
http://elekitel.jp/elekitel/series/2003/03/sr_03_n.htm

4)　気象庁火山業務資料、火山噴火予知連絡会20年の歩み、（1995）

5)　内閣府防災担当　火山防災のページ：
http://www.bousai.go.jp/kazan/kazan.html

6)　第6次火山噴火予知計画：
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/predict/kazan98.html

7)　第7次火山噴火予知計画：
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu0/toushin/03072402.htm

8)　第7次火山噴火予知計画の実施状況等のレビューについて（報告）：
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu6/toushin/07011909/001.htm

9)　清水貴史、「アジアにおける防災衛星システムの構築と国際協力の推進」、科学技術動向、No.80、2007年11月号

10)　「宇宙線ミューオンによる火山体内部の透視イメージング」、科学技術動向、No.78、2007年9月号

11)　科学技術振興調整費　成果報告書、先導的研究等の推進、富士火山の活動の総合的研究と情報の高度化：
http://scfdb.tokyo.jst.go.jp/pdf/20011970/2003/200119702003rr.pdf

12)　井田喜明・谷口宏允編、「火山爆発に迫る：噴火メカニズムの解明と火山災害の軽減」東京大学出版会

13)　WOVO：
http://www.wovo.org/

14)　WOVOdat：
http://wovo.atmos.colostate.edu/logon.html

15)　Schwandner, F. et al., WOVOdat: The world organization of volcano observatories database of volcanic unrest, Cities on Volcanoes 5, (2007).

16)　Marzocchi et al., 2008 W. Marzocchi, L. Sandri and J. Selva, BET_EF: a probabilistic tool for long- and short-term eruption forecasting, Bull. Volcanol 70 (2008), pp. 623-632.

17)　Newhall and Hoblitt, 2002 C.G. Newhall and R.P. Hoblitt, Constructing event trees for volcanic crises, Bull. Volcanol 64 (2002), pp. 3-20.

18)　（独）防災科学技術研究所　火山防災ハザードマップ集：
http://www.bosai.go.jp/library/v-hazard/

19)　富士山の火山防災対策：
http://www.bousai.go.jp/fujisan/

20)　北川貞之、噴火警戒レベルの運用と取り組みについて、日本の新たな火山防災の仕組み―噴火警報・噴火警戒レベルと噴火時避難体制―、日本火山学会2008年秋季大会公開シンポジウム講演予稿集

21)　2008年12月8日　朝日新聞

22)　藤井敏嗣、火山噴火予知計画の現状と課題　産総研地質調査総合センター第9回シンポジウム：
http://www.gsj.jp/GDB/openfile/files/no0470/0470-4.pdf

23)　藤井敏嗣、火山災害軽減のための方策に関する国際ワークショップ 2005－海外事例から学ぶ火山防災対策の教訓－報告書、279-289

24)　森田裕一ほか、噴火シナリオに基づく火山噴火予測システム、地震・火山噴火予知研究計画シンポジウム：
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/YOTIKYO/nenji/sympo2008.html

火山噴火予知研究の現状と今後の課題

1．はじめに

2．我が国の火山噴火予知研究の推移

2-1 火山噴火予知研究とは

2-2 我が国の火山噴火予知研究の歴史

2-3 我が国の噴火予知計画

2-4 学術的大型プロジェクト

3．2009～2013年度の 「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」2)

3-1 地震予知と火山噴火との一本化

3-2 2009年度からの火山噴火予知研究

4．国際連携と海外の火山噴火予知研究

5．火山防災行政の仕組み

5-1 我が国の火山防災行政のしくみ

5-2 火山防災ハザードマップ

5-3 噴火警報と噴火警戒レベル

6．今後の火山噴火予知研究と火山防災行政の課題と提言

6-1 火山噴火予知を実現する効率的な観測体制

6-2 噴火モデル・噴火シナリオの構築

6-3 高精度かつ有用な火山防災情報の提供

2-2　我が国の火山噴火予知研究の歴史

2-3　我が国の噴火予知計画

2-4　学術的大型プロジェクト

3．2009～2013年度の
　　「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」²⁾

3-1　地震予知と火山噴火との一本化

3-2　2009年度からの火山噴火予知研究

5-1　我が国の火山防災行政のしくみ

5-2　火山防災ハザードマップ

5-3　噴火警報と噴火警戒レベル

6-1　火山噴火予知を実現する効率的な観測体制

6-2　噴火モデル・噴火シナリオの構築

6-3　高精度かつ有用な火山防災情報の提供