報告書番号

N14004

タイトル（和文）

数値シミュレーションによる降下火山灰の輸送・堆積特性評価法の開発（その1）－新燃岳噴火の降灰挙動における気象影響評価－

タイトル（英文）

Development of estimation method for tephra transport and dispersal characteristics with numerical simulation technique (part1)- meteorological effects on ash fallout with Shinmoe-dake eruption

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

原子力発電所をはじめとする発電所や電力流通設備周辺での降下火山灰影響評価に資するべく，地表面近傍に形成される大気境界層を含む大気中の降下火山灰の移流・拡散過程を予測するための数値シミュレーション環境を整備した．これは降下火山灰輸送モデルFALL3Dと電中研気象予測・再現システムNuWFASから構成される．2011年1月の新燃岳噴火（噴煙柱高さ8000m，噴出量5x10^9 kg，噴火時間2時間）を対象に数値実験を行った．特に，NuWFASのパラメータ設定の最適化に留意した．そして，降下火山灰堆積量に対する実測値との比較から，NuWFASに5km以下の水平解像度を与えた場合，シミュレーション結果が観測値と整合することを明らかにした．また，シミュレーションにより得られた大気中の降下火山灰濃度の時空間分布が，特に火口近傍において，複雑に変動することを示した．この変動は，気象条件に起因する移流・拡散過程の変化によるものである．この結果は，適切な設定を施した数値気象モデルによる精緻なシミュレーションが，大気中の降下火山灰の輸送過程の適切な再現に必須であることを示唆するものである．

概要 （英文）

For elaborate estimation of ash concentration and deposition around electric power facilities, numerical simulation tools for predicting volcanic ash dispersion process in the atmosphere including the atmospheric boundary layer, which is the lower layer of the atmosphere were provided. Two numerical models to represent the interaction between transport- and meteorological-processes were used: one is the CRIEPI weather forecasting and analysis system, NuWFAS, which consists of a numerical weather model, WRF, and some pre- and post-processing tools and the other is an ash transport- and deposition-model, FALL3D. A test case corresponding to an eruption at Mt. Shinmoe-dake on January 2011 was considered; the eruption column height is approximately 8000 m and the total mass flow rate is about 5x10^9 kg during 2 hours. Special attention was paid to effects of meteorological conditions. The comparison of ash deposition isomap between prediction and observations showed that the computational code with the horizontal grid resolution of 5 km has a capability to correctly represent ash transport process even in the vicinity of the ground. The predicted time-series and 3-dimentional distributions of ash concentration in the atmospheric boundary layer, especially near the vent, depicted complex behavior and these values fluctuates; this is due to the change in the advection and turbulence diffusion processes of volcanic ash with meteorological conditions. This implies that the minute simulation with numerical weather model with correctly setting the meteorological conditions, is indispensable for reasonable description of ash transport processes in the atmospheric boundary layer.

報告者

キーワード