Research press release

危険な火山流は摩擦の裏をかく

Nature Geoscience

Deadly volcanic flows outsmart friction

高温のガスと火山物質が高速で流れる火砕流は、自己生成された空気層をほとんど摩擦なしで移動するため、非常に速く遠くまで流れることを明らかにした論文が、今週掲載される。

火山噴火は、噴出した柱状のマグマの一部が崩壊したり、溶岩ドームの一部が崩壊したりすると、火砕流を生成し得る。火砕流は、温度が1000℃に達し、噴火口から何キロメートルも移動することがある。火砕流は重大な災害であり、全球的な火山災害犠牲者の原因のおよそ50%を占める。しかし、それがどうしてそれほど速く、遠くまで移動するかは良く分かっていない。

今回Gert Lubeたちは、大規模な火山シミュレーション実験を行った。彼らは1トン以上の高温の火山物質を観測機器を設置した35メートルの溝に流し、その様子を高速ビデオで記録した。その結果、空気を多く含んだ層が火砕流の底部に生成されることが明らかになった。火砕流が地面に流れ下った時の速度変化率が大きいと、火砕流は自己組織化する。高圧により火山物質が密に充填された領域が流れの底部近傍に生成されると、ガスは地面の方向に移動して、地面とその上の高密度領域との間に空気の層が形成される。この空気の層によって、地面の上をほとんど摩擦なしで流れることが可能となる。

Lubeたちは、今回の発見が、将来起きる火砕流の到達距離や速さについてのより正確な災害評価に役立つ可能性があることを示唆している。

Pyroclastic flows, fast-moving currents of hot gas and volcanic matter, achieve great speeds and distance by traveling on a self-generated layer of air with little friction according to a study published in Nature Geoscience this week.

Volcanic eruptions can produce pyroclastic flows when part of the eruptive column collapses or as segments of a lava dome collapse. Flows can reach temperatures of up to 1000 °C and can travel many kilometres from their source. They present a deadly hazard and are responsible for an estimated 50% of volcanic fatalities globally. However, little is known about how they move so far and so fast.

Gert Lube and colleagues conducted large-scale eruption simulation experiments. They released over one tonne of hot volcanic material down a 35 m long instrumented runout section, and recorded the results on high-speed videos. The authors observed that an air-rich layer develops at the base of the pyroclastic flow. The current self-organizes when the rate of change of velocity is high as it flows over the ground. An area of high-pressure densely packed volcanic material forms close to the base of the currents. Then, gas moves towards the ground and creates a layer of air between the ground and high-density region above. The air layer allows the current to flow over the ground with little friction.

The authors suggest that these findings may help to enable more-accurate hazard assessments of future pyroclastic flow runout distances and speeds.

doi: 10.1038/s41561-019-0338-2

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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