火山
アイスランドで火山噴火はどのように予測されるのか
アイスランドの火山噴火を科学者たちがどのように監視し、予測しているのかをご紹介します！
アイスランドは地球上で最も地質活動が活発な場所の一つ。だからこそ、アイスランドはユニークでダイナミックな魅力に溢れているのです！しかしそれゆえに、科学者や政府の専門家たちが、火山噴火が「いつ、どこで」発生するかを効果的に予測できることが非常に重要になります。
地中から溶岩が噴き出すその瞬間まで、すべてが目に見えない地下で起きているのに、火山学者たちはどうやって噴火を予測できるのだろう？と不思議に思ったことはありませんか？今回は、アイスランドの自然災害・科学専門家たちが火山噴火を予測するために使用しているデータの種類や、その挑戦についてご紹介します！
2022年8月、アイスランド・レイキャネスのファグラダルスフィヤル火山システムにおけるメラダリル噴火の初日、溶岩の測定準備をするアイスランド大学の火山学者たち。撮影：ジェシカ・ポティート
アイスランドの火山はどのようにして形成されるのか
アイスランドの火山を監視する科学者たちが収集するデータの種類を理解する前に、まずはこれらの火山システムがどのように形成されるのかを（ごく大まかに）知っておきましょう！
火山の仕組みを知ることで、なぜ科学者たちがそのようなデータを集めているのかがよく分かります。以下は、アイスランドの多くの火山が噴火前の段階にどのように入るのかを簡単にまとめたものです：
マグマが地球の奥深くから上昇する。 アイスランドの多くの火山では、実際に噴火が始まる何年も、あるいは数ヶ月前から、地下にマグマが溜まり始めます。このマグマは地殻の非常に深い場所やマントルの境界から上昇・拡散する際に、既存の岩盤を砕きながら地表近くに集まり始めます。
マグマが溜まり始める。 マグマはシル（岩床）やマグマだまりといった、さまざまなタイプのマグマ貯留ゾーンに溜まります。これらは地下にある異なる種類の貯留層で、大きさや形状、使用される期間もそれぞれ異なります。
マグマの量が増え、圧力が上昇する。 地下のマグマの量が増加して周囲の岩盤を押し広げるにつれて、圧力が蓄積し始めます。十分なマグマが溜まると、その上にある地表が隆起し始めます。
マグマが浅い地殻に注入される。 圧力と体積が（各火山システム特有の）限界に達すると、マグマは岩盤を突き破り、火道や既存の火口、あるいは新しく形成された割れ目（火口列）へと急速に上昇します。
マグマが噴出して溶岩になる。 マグマは地表を突き破り、(a) エイヤフィヤトラヨークトルのような、溶岩、噴出物、火山灰を伴う爆発的噴火、または (b) 現在ファグラダルスフィヤルやスヴァルスエンジで見られるような、溶岩が穏やかに流れ出る流出噴火のいずれかの形で噴火します。
さて、なぜこのプロセスをおさらいしたのでしょうか？ これで、科学者や防災専門家が火山の次の動きを予測する際に、地質学的などのステップや兆候に注目しているのかがお分かりいただけたと思います。彼らはマグマの「蓄積」「上昇」「噴火」のサインを追っているのです。
火山噴火に至る基本的な一連の流れが（ごく大まかにでも）分かったところで、次はいよいよデータについてお話ししましょう！
科学者や自然災害専門家が火山の研究と予測に使用するデータの例： (1A & B) 地図上にプロットされた地震データ（1A）と、深さを示す3D空間プロット（1B）。(2) レイキャネス半島上空を通過した2回分のInSAR（合成開口レーダー干渉法）衛星データから作成された地図で、スヴァルスエンジ地域の隆起を示している。(3) 地震波が地表の受信機に到達したときの音波を示す、別タイプの地震（音響）データ。(4) クリースヴィークにおけるGPSによる移動グラフ（南北、東西、上下方向の動きを示す）。(5) 温度、圧力、地震、および岩相（岩石の種類など）を示すボーリング孔データ。データ提供：アイスランド気象庁（IMO）および地球物理学研究ジャーナル、クラフラ地熱地帯（2026年）。
専門家が火山の予測に使うデータ
火山学者や自然災害の専門家が噴火予測のために収集・研究しているデータは、地球の奥深くから宇宙空間に至るまで、多岐にわたります。まずはこれらのデータを一覧にして、それぞれのデータがどのように役立つのかを詳しく解説していきましょう。概要は以下の通りです：
地震データ - マグマの移動や地殻内の張力・圧縮によって発生する地震を監視します。
GPSデータ - 特定の地点における地面のリアルタイムな上下・左右の動きを追跡します。
InSARデータ - 衛星を利用して、広範囲にわたる長期的な地盤変動を高解像度で測定します。
ボーリング孔データ - 温度、傾斜、圧力、化学成分、流体力学などの変化を利用して、地下の状況を監視します。
観測データ - 人間の五感を駆使して、地域の環境変化に関するデータを収集します。
類似事例データ - 過去のデータや他の類似した火山システムのデータを取り入れ、現在の状況との類似性を探ります。
このように、科学者や自然災害の専門家は火山システムを研究するために、実に多くの種類のデータを活用しています。それでは、それぞれの詳細を見ていきましょう！
地震データ
この音響データは地球の振動を記録するもので、専門家はこれによって地震を検知し、火山システム内での応力やマグマの動きを追跡することができます。これらのシグナルのパターンから、マグマがいつ蓄積し、上昇し、岩石を破砕し、あるいはシステムに圧力をかけているのかを明らかにできます。地震データは通常、地震の規模（マグニチュード）、震源の深さ、震央（地震の真上の地表位置）で構成されます。時間の経過とともに蓄積される膨大な地震の統計情報を用いることで、地震の専門家は地下の動きや応力の全体像をパズルのように組み立てていきます。たとえば、ある地域の地震がすべて同じような深さに集中しているのか、それとも異なる深さで一直線上に並んでいるのか。これによって、シル（岩床）が形成されているのか、あるいはダイク（岩脈）が形成されているのかという違いを見極める手がかりになります。
GPSデータ
地上に固定されたGPSやGNSS受信機は、衛星を利用してミリメートル単位の精度でその位置を測定します。時間の経過に伴う微細な変化を追跡することで、科学者は火山システムの下でマグマが移動することによって生じる、ピンポイントの地盤変動を検出することができます。アイスランドの衛星ベースのデータセットは、南北・東西といった水平方向の動きだけでなく、上下（Y軸方向）の動きも追跡しています。たとえば、地盤の上昇はマグマが地下に溜まっていることを示し、沈降はマグマがマグマだまりから抜けて別の場所に移動していることを示している可能性があります。
InSARデータ
InSARとは「干渉合成開口レーダー」の略称です（テストには出ないのでご安心ください！）。これは、広範囲の長期的な地盤変動を測定する、非常に重要な衛星データです。大まかに言うと、特殊な衛星が特定の地域の上空を通過する際、地表に向けてレーダーを照射します。異なる日付にこれを2回行うことで、科学者は2回の軌道通過データを比較し、広域の地盤変動地図を作成することができます。完成した地図はとてもカラフルで読み解くのが複雑ですが、色が広く均一なエリアは動きが少なく、色が細かく帯状に入り組んでいるエリアは動きや地盤の変形が大きいことを示しています。
ボーリング孔データ
もしその地域にボーリング孔（掘削用の深い穴）があれば、孔内に設置されたセンサーやモニターが、温度、傾斜、圧力、ガスの化学組成、流体力学、さらには微小な地震活動など、ありとあらゆるデータを計測します。温度の上昇や圧力の変化、特定のガスの増加は、マグマの移動を示す前兆警告となります。たとえば2023年、スヴァルスエンジ地熱発電所では二酸化硫黄（SO2）の増加が確認され、これによりマグマが地下で上昇しボーリング孔の深さまで近づいていることが判明しました。また、多くの火山観測ステーションには、地盤の傾斜を測定する傾斜計が設置されています。
観測データ
これは変動要素の多いデータであり、必ずしも形式的なデータとは限りません。将来の火山噴火を察知するための、地域や広域の環境変化に関する人間の主観的な「目撃情報」です。アイスランドの災害専門家が特に警戒しているのは、火山システムの温度上昇に伴う氷河洪水（ヨークルフラウプ）の発生、地元の井戸の温度上昇による水源の温暖化、あるいは地表からの水蒸気噴出の活発化や地熱活動の活発化などです。これには、実際に現地に赴いてドローン調査をリモートで行い、新しい亀裂や断層崖、地盤の変位を測定することも含まれます。
類似事例データ
科学者たちは、アイスランド国内または海外の類似した火山システムから得られた類似事例データを使用して、自分たちのデータが何を意味しているのか、そして他の火山と比較していつ噴火する可能性があるのかの仮説を立てます。これには、現在の状況との間に共通点を見出すために、他の火山システムの上記すべてのデータを見比べることが含まれます。たとえばスヴァルスエンジの場合、地元の専門家たちは「クラフラの火（Krafla fires）」や「ホルフロイン（Holuhraun）」の噴火のタイムラインや地下データを参考にして、一連の火山活動における個々の噴火の間隔を予測するのに役立てています。
科学者や災害専門家が火山噴火を予測するためにデータから作成する、モデルやグラフの例： (1) 現地調査とInSARデータから作成された、レイキャネス半島の新しい割れ目の地図。(2) スヴァルスエンジ地下のシル（岩床）へのマグマの流入速度のモデル。(3) 深さと時間ごとにマッピングされた地震と、火山活動の活発化（地下でのマグマの動きはあるが、噴火はしていない状態）のプロット。データ提供：アイスランド大学火山学・北欧火山学センター機関誌、およびアイスランド気象庁。
科学者はこれらのデータをどのように使って火山を予測しているのか？
データを収集した後、科学者たちはこれらのデータを統合して、火山システムとその現在の状態の全体像を構築します。これらは通常、マグマの蓄積、移動、噴火に合わせて進化する最新のシステムスナップショットです。彼らはこれらのデータの多くを利用して地下モデルを作成し、地下のマグマだまりやシルのマグマの量と蓄積速度を推定します。これらのモデルは、時間対体積、または速度と地表地図の2Dグラフ、推定される地下のマグマ蓄積の3D描画、または時間の経過に伴うマグマ蓄積の4Dレンダリングなどとして表現されます。
火山噴火予測におけるデータの信頼性
これらのデータは信頼できるのでしょうか？結論から言うと、火山予測において収集されるデータは一般的に非常に信頼性が高いものです。しかし、データの完全性に影響を与える可能性のある要因も知られています。
地震データの正確な三角測量には、高密度なセンサーネットワークが必要です。
悪天候（アイスランドでは極めて日常茶飯事）や、太陽からの活発な地磁気嵐によるオーロラ（これもアイスランドではおなじみ）でさえも、GPSデータに影響を与える可能性があります。
InSARデータは陸上でのみ機能し、対象地域に雪や雲がないことが条件となります。
このように、データやその収集に影響を与える要因は数多くありますが、専門家は通常、これらの問題を考慮した上で補正を行っています。
もちろん、データそのものの信頼性が高くても、それが「何を意味しているのか」を解釈することは常に挑戦です。すべての群発地震が噴火の前兆とは限らず、湯気の立つすべての溶岩原が「マグマが地表近くにあること」を意味するわけではありません。火山噴火に100％確実な予測はありませんが、科学者たちは通常、噴火に至る過程で最も噴火が起こりやすい時期を特定することができます。そして、マグマが十分に浅いところまで達すれば、通常は噴火の30分から数時間前に一般大衆へ警告を発することができます。
アイスランドの火山予測に関するまとめ
この記事を通して、専門家によって収集・解釈されるデータの膨大さを実感していただけたでしょうか。また、火山噴火の予測が決して簡単で完璧な作業ではないこともご理解いただけたかと思います。直接目で確認できないものを予測するのは至難の業です。しかし、火山噴火の予測がどんなに複雑で困難であっても、アイスランドの科学者たちは毎日その挑戦に立ち向かっています！
アイスランドの噴火予測に関するよくある質問
本物の溶岩を間近で見てみよう
アイスランドの火山を監視することは、科学者たちが噴火の接近を察知するのに役立ちますが、ドロドロに溶けた溶岩の圧倒的なパワーを五感で体験することに勝るものはありません。世界で唯一、本物の溶岩ショーを体験できる「LAVA SHOW（溶岩ショー）」では、わずか数メートル先を流れる本物の溶岩を安全に鑑賞しながら、火山活動がどのようにアイスランドのダイナミックな景観を形作り続けているかを学ぶことができます。
ツアーを計画する：
LAVA SHOW レイキャビク店を体験 – アイスランドの首都で、流れる本物の溶岩を間近で鑑賞しましょう。
LAVA SHOW ヴィーク店を体験 – アイスランドの南海岸で、世界で唯一のライブ溶岩ショーをお楽しみください。
アイスランド人がどのように火山活動を監視し、立ち向かっているかをもっと読む
LAVA ACADEMY ポッドキャスト
地質学、火山、そしてもちろん溶岩の素晴らしい世界を深く掘り下げる、Lava Academy Podcast をぜひチェックしてみてください！
この記事は地質学者のジェシカ・ポティートによって執筆されました。Lava Academy Podcastでの彼女へのインタビューも合わせてお聞きください。
