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・予測しているのか探ってみましょう！
アイスランドは、世界で最も地学的に活発な場所の一つ。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！しかしその一方で、火山がいつ、どこで噴火するかを科学者や政府の専門家が効果的に予測することがとても重要になります。
でも、地下で何かが起こっているようには見えない静かな状態から、突如として溶岩が大地から噴き出すその瞬間まで、火山学者たちはどうやって噴火を予測しているのか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や科学の専門家たちが火山噴火を予測するために活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、アイスランドのレイキャネス半島にあるファグラダルフヤル火山システムでの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作られるの？
アイスランドの火山を監視する科学者たちがどのようなデータを集めているかを理解するために、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（ごく大まかな流れですが！）を知っておきましょう。
火山の形成プロセスを知ることで、なぜ科学者たちがそのデータを集めているのかがスッキリ理解できるようになります。多くの アイスランドの火山が噴火前のフェーズをどのように迎えるのか、簡単な流れがこちらです：
マグマが地球の深部から上昇する。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、あるいは何ヶ月も前からマグマが地下に蓄積し始めます。このマグマは地殻やマントルの境界という深い場所から上昇・拡散しながら、既存の岩盤を突き破って地表近くへと集まり始めます。
マグマが溜まり、集まり始める。マグマは、岩床（シル）やマグマだまりといった様々なタイプの地下貯留ゾーンに集まります。これらは地下にある異なる種類の貯留槽で、規模や形状、使われる期間も様々です。
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えて周囲の岩盤を押し広げるにつれて、圧力が徐々に高まっていきます。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。圧力と体積がそれぞれの火山システム固有の限界値に達すると、マグマは岩盤を突き破り、火口道や既存の火山の噴火口、あるいは新たに形成された割れ目（亀裂）に繋がる岩脈や断層のネットワークを通って、急速に地表へと移動します。
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に溶岩、噴出物、火山灰が激しく舞い上がる「爆発的噴火」、または（b）現在のファグラダルフヤルやスヴァルスエンギのように、溶岩が穏やかに流れ出る「溢流（いつりゅう）型噴火」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、科学者や災害対策の専門家たちが火山のライフサイクルの中で次に何が起こるかを予測する際、どの地質学的なステップや瞬間を注視しているかがお分かりいただけたかと思います。彼らが追っているのは、マグマの蓄積、上昇、そして噴火の兆候なのです。
火山噴火に至る基本的な一連の流れ（繰り返しますが、大まかなものです！）が分かったところで、いよいよ本題のデータについてお話ししましょう！
科学者や自然災害の専門家が火山を研究・予測するため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、深さを示すために3D空間にプロットされたデータ（1B）。（2）レイキャネス半島上空を通過した2つのInSAR衛星データから作成された、スヴァルスエンギ地域の地盤隆起を示す地図。（3）地上の受信機に届く地震の音波を示す別のタイプの地震（音響）データ。（4）クリスヴィークにおける地盤の動きを示すGPSグラフ（南北、東西、上下方向の動きを示しています）。（5）温度、圧力、地震、および岩相（岩石の種類）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）。
専門家が火山予測に使うデータとは？
火山学者や自然災害の専門家は、地球の深部から宇宙空間に至るまで、噴火予測に役立つ実に多様なデータを収集し、研究しています。これらのデータの種類と、それぞれがどのように科学者の役に立っているのかを詳しく、そして分かりやすくまとめてみました。まずはクイック概要からどうぞ：
地震データ - マグマの移動や地殻内の引張・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盤のリアルタイムな上昇、下降、または横方向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かつ高解像度の地盤変動を測定します
ボーリング孔データ - 地下の温度、傾斜、圧力、化学性質、流体力学などの変化を利用して、地下の様子を監視します
観測データ - 人間の五感を駆使して、地域環境の変化に関するデータを収集します
アナログ（類似）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、現在の状況との共通点を見出します
ご覧の通り、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、多くの強力なツールを持っています。それでは、それぞれのデータタイプについてさらに詳しく見ていきましょう！
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、専門家が地震を検知し、応力やマグマが火山システム内でどのように移動しているかを追跡するのに役立ちます。これらの信号のパターンから、マグマがいつ蓄積し、上昇し、岩石を砕き、あるいはシステムに圧力をかけているのかを明らかにすることができます。通常、地震データは地震の規模（マグニチュード）、震源の深さ、そして震央（震源の真上にあたる地表の位置）で構成されます。時間の経過とともに蓄積される多くの地震統計を活用することで、地震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。例えば、あるエリア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。この違いが、岩床（シル）の形成か岩脈（ダイク）の形成かを見極める重要な鍵になるかもしれないのです。
GPSデータ
GPSとGNSSの両方を使用します。これらは大地にしっかりと固定された地上ベースの受信機で、人工衛星を用いて数ミリメートル単位という驚異的な精度でその位置を測定します。時間の経過とともに生じるわずかなズレを追跡することで、科学者たちは火山システムの下で動くマグマによって引き起こされる、特定地点の地盤変形を検知することができます。アイスランドの衛星データセットは、南北、東西といった横方向の動きだけでなく、上下方向の動きも追跡しています。例えば、地盤が上に動いていれば地下にマグマが溜まっていることを示し、下に動いていればマグマだまりからマグマが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
これは「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名前を覚える必要はありません、ご安心を！）。衛星から収集される非常に重要なデータタイプで、より長い期間にわたる地域全体の地盤変動を測定します。大まかに言うと、特定の衛星が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。これを異なる日に2回行うことで、科学者たちはその2回のデータを比較し、地域全体の変動マップを作成することができます。出来上がるマップはとてもカラフルで一見難しそうですが、大まかな色の変化しかないエリアは動きが少なく、色の帯が細かく密に集まっているエリアは地盤の動きや変形が大きいことを示しています。
ボーリング孔データ
もしそのエリアに掘削されたボーリング孔（井戸）があれば、そこに取り付けられたセンサーやモニターを使って、温度、傾斜、圧力、ガスの化学組成、流体力学、さらには微小地震に至るまで、ありとあらゆる地下データを測定します。温度の上昇、圧力の変化、特定のガスの増加などは、マグマが移動している前兆警告となります。例えば2023年、スヴァルスエンギ地熱発電所において二酸化硫黄（SO2）の上昇が観測され、これはマグマが地下で上昇し、ボーリング孔の深さに近づいていることを示していました。また、現地の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
これはちょっとユニークな、必ずしも「形式張らない」データセットです。現地の地域的な変化に対する人間自身の「気づき」が、将来の火山噴火を察知するきっかけになることがあります。アイスランドの自然災害専門家が特に注目しているのは、火山システムが熱を持つことによる氷河の洪水（ヨークルフロイプ）、地元の井戸の温度上昇による水源の温まり、地表からの水蒸気噴出の激化、あるいは地熱活動のアクティブ化などです。これには、現地に赴いてドローンによるリモート調査を行ったり、新しい亀裂や断層崖、地盤のズレを直接測定したりすることも含まれます。
アナログデータ
科学者たちは、アイスランド国内や海外にある類似した火山システムのアナログ（過去・類似の）データを利用して、現在のデータが何を意味しているのか、そして他の似た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、他の火山システムの上記データをすべて見比べ、共通点がないか探る作業が含まれます。例えばスヴァルスエンギにおいては、地元の専門家たちがクラフラの火山活動（Krafla fires）やホルフロイン（Holuhraun）の噴火タイムラインや地下データを参考にすることで、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。
火山噴火を予測するために、科学者や自然災害の専門家がデータから作成するモデルやグラフの例：（1）現地でのマッピングとInSARデータから作成されたレイキャネス半島の新しい亀裂マップ。（2）スヴァルスエンギ地下の岩床（シル）へのマグマ流入速度のモデル。（3）深さと時間ごとにマッピングされた地震。火山活動の不穏期（地下でのマグマの動きはあるものの、噴火はしていない状態）もプロットされています。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、およびアイスランド気象庁。
科学者たちはどのようにこれらのデータを使って火山を予測するの？
これらのデータを集めた後、科学者たちはすべて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描き出します。これらは、マグマが蓄積し、移動し、噴火するにつれて変化していく、火山の「今」を切り取ったリアルタイムなスナップショットです。データの多くを利用して地下のモデルを作成し、マグマの体積や、地下のマグマだまりや岩床にどれくらいのペースで溜まっているか（充填率）を推定します。これらのモデルには、時間と体積・変化率を示す2Dグラフや地表マップ、提案された地下のマグマ蓄積を示す3D図、さらには時間の経過に伴うマグマの蓄積状況を示す4Dレンダリングなどがあります。
火山噴火予測におけるデータの信頼性は？
これらのデータはどれくらい信頼できるのでしょうか？結論から言うと、火山予測のために収集されるデータは全体として非常に信頼性が高いものです。しかし、データの精度に影響を与えるいくつかの要因が存在することも事実です。
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（アイスランドでは日常茶飯事！）や、オーロラを引き起こす太陽からの活発な地磁気嵐（これもアイスランドではお馴染みです）が、GPSデータに影響を与えることがあります。
InSARデータは陸上でしか機能せず、対象地域に雪や雲がない状態でなければなりません。
このようにデータ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に入れて補正を行っています。
もちろん、データそのものは全体として非常に信頼できるものであっても、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、湯気の立つ溶岩原すべて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。火山噴火において100%確実な予測というものは存在しませんが、科学者たちは通常、噴火に至るまでの過程において、いつ噴火が最も起こりやすいかの「期間」をピンポイントで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ると、科学者たちは通常、噴火の30分から数時間前には一般市民に差し迫った噴火の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、専門家たちがどれほど膨大なデータを収集・分析しているか、そして火山噴火の予測が決して簡単で完璧な仕事ではないことを少しでも実感していただけたら嬉しいです。目に見えないものを予測するのはとても大変なこと。それでも、火山噴火の予測がどれほど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ミッションに情熱を持って立ち向かっています！
アイスランドの噴火予測についてよくある質問
アイスランドの火山噴火は予測できますか？
部分的には可能です。科学者は噴火の可能性が最も高い時期を特定することはできますが、100%確実な予測ができる方法はありません。マグマは誰の目にも見えない地下を移動するため、専門家は地震、地盤の動き、衛星レーダー、ボーリング孔のデータといった間接的な信号から情報を集め、火山システムが今どのような状態にあるかの全体像を構築します。その全体像は、マグマが地表に近づくにつれてより鮮明になっていきます。
噴火が始まる前に、人々はどれくらい前に警告を受け取ることができますか？
マグマがごく浅い深さに達すると、科学者が一般の人々に警告を発するまでの時間は通常30分から数時間ほどしかありません。この非常に短い最後の猶予時間があるからこそ、アイスランドの監視ネットワークは24時間体制で稼働しています。マグマの蓄積や圧力の上昇といった長期的なシグナルは何ヶ月も前から目に見える形で現れますが、地表が実際に割れる正確な瞬間は、プロセスの最終段階になって初めて検知できるのです。
アイスランドの火山は誰が監視しているのですか？
アイスランド気象庁（Veðurstofa Íslands）が、国内の地震、GPS、および監視ネットワークを運営し、公式の警告を発令しています。また、北欧火山学センターを含むアイスランド大学の研究グループが、現地調査、モデリング、および分析を提供しています。地熱発電所の事業者も井戸からのボーリング孔データを提供しており、これがレイキャネス半島での監視において非常に貴重なものとなっています。
噴火を予測するためにどのようなデータが使われていますか？
主に6つのタイプがあります。地震データはマグマが岩石を砕く際の地震を記録します。GPSおよびGNSSステーションは固定地点での地盤の動きを測定します。InSAR衛星レーダーは地域全体の地盤変動をマッピングします。ボーリング孔は地下の温度、圧力、ガスの化学組成、傾斜を測定します。観測データは現地で人々が見聞きする事象をカバーします。アナログデータは、過去の噴火や類似の火山システムとの共通点を引き出します。
群発地震は何を意味しているのですか？
多くの場合、マグマが上昇するために岩石を砕きながら移動していることを意味しますが、すべての群発地震が噴火につながるわけではありません。地震の回数よりもそのパターンが重要です。同じような深さに地震が集中している場合は岩床（シル）の形成が、異なる深さで一直線上に並んでいる場合は岩脈（ダイク）が横方向に広がっている可能性を示唆しています。測定よりも、その「解釈」こそが最も難しい部分なのです。
地盤が上昇する（隆起する）とはどういう意味ですか？
地盤の隆起は通常、その下にマグマが蓄積し、上の岩盤を押し上げていることを意味します。地面に固定されたGPSステーションは、この動きをミリメートル単位で検知できます。その逆もまた重要で、地盤が沈下（収縮）している場合は、マグマだまりからマグマが抜けて別の場所に移動している（噴火地点に向かっているか、地殻の深部に戻っているか）可能性を示しています。
InSAR（インサー）とは何ですか？
干渉合成開口レーダー（Interferometric Synthetic Aperture Radar）の略です。人工衛星が地域の上空を通過する際、地面にレーダーを反射させます。後日再び通過した際に2つの測定結果を比較することで、その間に土地がどれだけ動いたかを示すマップを作成します。完成したマップ上では、幅の広いカラーバンドは動きが少ないことを示し、幅の狭いカラーバンドは大きな変形があったことを示します。地上ステーションではカバーできない広大なエリアをカバーできるのが特徴です。
ボーリング孔はどのようにしてマグマの動きを検知するのですか？
掘削された井戸の中に降ろされたセンサーが、地殻の内部から温度、圧力、傾斜、ガスの化学組成、流体力学、さらには地震活動まで直接測定します。実際の例として、2023年にスヴァルスエンギ地熱発電所のボーリング孔で二酸化硫黄レベルの上昇が記録され、これはマグマが上昇し、井戸の深さに近づいていることを示していました。
火山の監視データはどのくらい信頼できますか？
一般的には信頼できますが、いくつかの限界もあります。正確な震源特定には密度の高いセンサーネットワークが必要です。GPSの測定値は悪天候や、オーロラを発生させる太陽の地磁気嵐によって精度が低下することがあります。InSARは陸上でのみ機能し、地表に雪や雲がない状態である必要があります。専門家はこれらの影響を考慮し補正を行っていますが、その解釈には依然として不確実性が伴います。
噴火のどれくらい前からマグマは動き始めるのですか？
アイスランドの多くの火山システムでは、マグマが地表に達する数ヶ月、あるいは数年も前から地下に溜まり始めます。マグマは地殻の深部や地殻とマントルの境界から上昇し、行く手の岩盤を砕きながら岩床（シル）やマグマだまりなどの貯留ゾーンに溜まります。そして、そのシステム固有の圧力と体積のしきい値を超えたときに初めて岩盤を突き破り、地表へと急上昇します。
火山活動中にアイスランドを観光しても安全ですか？
アイスランドは、ほとんどの噴火（その多くは局所的です）の間も通常通りオープンしており、社会機能も維持されています。当局は危険なエリアを閉鎖し、アイスランドでのこれらの閉鎖措置は厳格に施行され、尊重する価値があります。アクティブなエリアの近くに向かう前に、現在の火山および地震の状況については vedur.is を、旅行の条件や閉鎖状況については safetravel.is を必ず確認してください。立ち入り禁止区域には絶対に立ち入らないでください。目に見える溶岩よりも、蓄積した有毒ガスや不安定な地面こそが真の危険です。
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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聴きください。
