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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

火山の 大きさは、どう くらべるの? ── 10ばいで 1だん ふえる ものさし

噴火の大きさは、どう比べるのか ── 10倍で1段上がる物差し「火山爆発指数」

火山爆発指数(VEI)とは何か ── 噴出量の対数と、宝永・アカホヤ・トバの噴火の位置づけ

分野:自然

1707年、富士山ふじさんが 噴火ふんかして、江戸えどにも はいが ふりました。つもった 高さは 2〜4センチだった そうです。

この 大きさは、ほかの 火山と くらべると どのくらい なのでしょう。噴火ふんかの 大きさを 0から 8の 数で あらわす ものさしが あります。

1707年12月、富士山が噴火し、江戸にも火山灰が降りました。積もった厚さは2〜4cmだったといいます。この噴火は、世界のほかの噴火と比べてどのくらいの大きさなのでしょうか。

噴火の大きさを0〜8の数字で表す「火山爆発指数」という物差しがあります。1段上がるごとに約10倍になる仕組みを、宝永噴火やアカホヤ噴火、セントヘレンズ、トバの噴火と並べて見ていきます。

火山爆発指数(VEI)は、爆発的噴火の大きさを0〜8の整数で表す尺度で、1982年にNewhallとSelfが提案した[1]。噴出物の体積が10倍になるごとに1段上がる対数尺度だ[1]。

この記事は、VEIの定義と計算の考え方を確かめたうえで、富士山の宝永噴火(1707年)、セントヘレンズ(1980年)、アカホヤ噴火(約7300年前)、トバ噴火(約7万4千年前)を同じ物差しに並べる。最後に、パリクティン火山の例から、VEIが体積だけでは決まらないことと、物差しの限界を見る。

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1. 0から 8まで、どんな ものさし?

1. 0から8までの数字で、噴火の大きさを表す

1. VEIの成り立ち ── 1982年の提案と「1段で約10倍」

この ものさしは、火山ばくはつ指数しすうと いい、ふつう VEI(ブイイーアイ)と よびます。1982年に、火山を しらべる 2人の 研究者が 考えました[1]。

数が 大きいほど、大きな 噴火ふんかです。たいていの だんでは、1だん あがると、噴出ふんしゅつした ものの 体積たいせきが およそ 10ばいに なります[1]。

ものさしの 目もりが 1、2、3では なく、10ばい、100ばい、1000ばいと 進む ところが めずらしい 点です。せまい 紙の 上に、小さな 噴火ふんかから とても 大きな 噴火ふんかまで、ぜんぶ のせる ことが できます。

火山爆発指数(VEI)は、1982年に火山学者のニューホール(Newhall)とセルフ(Self)が提案した、噴火の大きさを表す半定量的な尺度です。決め方には、出てきた物(テフラ)の体積のほか、噴煙の高さや、観察された噴火の様子の言葉(穏やか〜巨大)も使われます[1]。

ほとんどの段は、噴出物の体積が約10倍になるごとに1上がります。ただしVEI0〜2の間だけは、段の刻みがもっと細かい例外です[1]。

10倍ごとに1段という「対数の物差し」なので、1万m³ほどの小さな噴火から1兆m³を超える巨大噴火まで、0〜8の9段に収まります[1]。

VEIは、Newhall & Self(1982, J. Geophys. Res. 87)が提案した半定量的な尺度で、噴出物(テフラ)の体積、噴煙柱の高さ、定性的な観察語(穏やか〜巨大)を組み合わせて決める[1]。

VEIは、テフラの体積が10倍になるごとに1上がる対数尺度で、USGSは各段を約10倍の差と説明する[1]。エネルギーが10倍ではなく、体積が約10倍である点に注意する。VEI0〜2の間は、段の刻みが例外的に細かい[1]。

体積の目安は、VEI0が1万m³未満、VEI8が1兆m³(1000km³)以上で、途中のVEI4が約0.1km³、VEI5が約1km³、VEI6が約10km³にあたる[1]。VEI0の1万m³は二次資料の要約による値で、原典の表は確かめていない。

2. 数は、どうやって きまるの?

2. 体積の「ゼロの数」から4を引く

2. 計算式 ── 噴出量(m³)の常用対数から4を引く

体積たいせきを 立方メートルで あらわし、そこから 数を つくります。日本の じしょには、体積たいせきの 数の「ゼロの ならぶ 数」から 4を ひいた ものの 整数の ぶぶん、と 書かれて います[2]。

いちばん 分かりやすい れいは、1立方キロメートル(1km³)です。これは 10おく 立方メートルで、ゼロが 9こ ならびます。9から 4を ひいて、VEIは 5です。10km³なら ゼロが 10こで、VEIは 6に なります。

ほんとうは、ぴったり 10や 100の 数でない ときも あります。その ときは 「ゼロの 数」を 小数まで はかって 計算します[2]。ここでは 分かりやすい 数だけを 使いました。

日本語の辞典には、VEIは、立方メートルで表した噴出量の常用対数から4を引いた値の整数部(0〜8)で表される、と書かれています[2]。常用対数は「ゼロがいくつ並ぶか」に近い数です。1km³は10億m³で、ゼロが9個。9−4=5でVEI5です。10km³ならVEI6になります。

実際の噴火では、数がちょうど10や100にならないので、小数まで計算して整数部をとります。たとえば1.7km³なら、1.7×10⁹m³で常用対数は約9.2。9.2−4=5.2で、整数部は5、つまりVEI5です(記事側の計算)。

この式は辞典の説明で、VEIは決め方に噴煙の高さなども使います[1]。式は、体積から目安を出す近道と考えるのがよさそうです。

日本語の辞典(コトバンク)は、VEIを「立方メートルで表された噴出量の常用対数値から4を減じた値の整数部」と説明する[2]。VEI = ⌊log₁₀(V[m³]) − 4⌋ の形だ。1km³=10⁹m³ならlog=9、9−4=5でVEI5。10km³はVEI6、100km³はVEI7、1000km³はVEI8となり、前節の体積表と一致する。

例として、後述する宝永噴火の総噴出量約17億m³(1.7×10⁹m³)は、log₁₀≒9.23、9.23−4≒5.2で、整数部は5。VEI5に当たる(記事側の計算。式から出した値として読む)。

ただし、VEIの決め方は体積だけではない。この式は目安で、噴煙の高さなど別の観察も使うことは、次章以降で例を見る[1]。

3. 富士山ふじさんの 大きな 噴火ふんかは、どのくらい?

3. 富士山の宝永噴火 ── 江戸にも灰が降った

3. 宝永噴火(1707年)── 総噴出量約17億m³とVEI5

1707年12月16日、富士山ふじさんで ほうえい噴火ふんかが はじまりました。およそ 16日間 つづいた そうです[3]。

出た はいなどの 体積たいせきは、ぜんぶで およそ17おく 立方メートル。1.7km³です[3]。さっきの 計算で、VEIは 5に あたります。

はいは とおくまで とどきました。江戸えどでも 2〜4センチ、つもった と いわれます[4]。

宝永噴火は、1707年(宝永4年)12月16日に始まり、約16日間続きました。内閣府の資料は、最終的に総噴出量約17億m³の火山灰などが堆積したと記します。ほとんどは降下火砕物です[3]。1.7km³ですから、前節の式でVEI5に当たります(記事側の計算)。

降灰は各地で記録されています。内閣府の資料にもとづくとされる解説では、江戸でも2〜4cmでした[4]。

ここでのVEI5は、式から出した値として読んでください。

内閣府の富士山宝永噴火の報告書資料によると、宝永噴火は1707年12月16日に始まり、16日間にわたり継続した。最終的に総噴出量約17億m³の火山灰等が堆積し、ほとんどは降下火砕物だった[3]。17億m³は1.7km³で、0.7km³ではない。

前節の式に当てはめるとVEI5(記事側の計算)。このVEI5は式から出した値として読む。気象庁は、VEIが降下火砕物の量から規模を推定するもので、溶岩ドームや溶岩流の噴出量は含まれないと注記する[5]。宝永は主に降下火砕物だったので、この注記の影響は小さい。

降灰の厚さは、江戸で2〜4cmとされる。内閣府資料にもとづく報道系解説の要約による値だ[4]。

4. 世界の 有名な 噴火ふんかは、どこに 入るの?

4. セントヘレンズ・ピナトゥボ・タンボラを並べてみる

4. 世界の噴火の位置づけ ── セントヘレンズ(VEI5)・ピナトゥボ(VEI6)・タンボラ(VEI7)

1980年に、アメリカの セントヘレンズ山が 噴火ふんかしました。大きな ニュースに なった 噴火ふんかですが、VEIは 5で、それも「ぎりぎり」だと、アメリカの 役所は せつめいして います。よこ向きの 爆発ばくはつは 強かった けれど、出た マグマは 多く なかった ためです[6]。

1991年の フィリピンの ピナトゥボ火山は、VEI 6。1883年の クラカタウも VEI 6と されます[7]。

1815年の タンボラ火山は、セントヘレンズの 30〜80ばいの はいを 出した と いわれ、VEI 7です[6]。ゼロを かぞえる 目で 見ると、1だんの ちがいが どれだけ 大きいか 分かります。

1980年のセントヘレンズ噴火はよく知られていますが、USGS(米国地質調査所)は、VEI5だが「ぎりぎり」と説明します。横向きの爆発は強力だったものの、出たマグマの量は少なめだったからです。噴出した火山灰は約1.2km³(約0.3立方マイル)とされます[6]。

Wikipediaが挙げる、スミソニアン協会の火山データベースの区分では、1991年のピナトゥボと1883年のクラカタウがVEI6、1815年のタンボラがVEI7です[7]。USGSは、タンボラがセントヘレンズの約30〜80倍の火山灰を出したと説明しています[6]。

有名な噴火でも、VEIでは中くらいのことがあります。ニュースで大きく扱われることと、物差しの数字は、必ずしも一致しません。

USGSは、セントヘレンズ(1980年)をVEI5としつつ、「ぎりぎり」であり、横方向の爆発は強力だったが出たマグマは少なかったと説明する[6]。噴出した火山灰は約0.3立方マイル(約1.2km³)で、式ではlog₁₀(1.2×10⁹)≒9.08、9.08−4≒5.08となり、5にわずかに届く数字だ(記事側の計算)。geology.comはVEI4と書くが、ここではUSGSを採る。

スミソニアン協会GVPの区分は、タンボラ(1815)がVEI7、クラカタウ(1883)とピナトゥボ(1991)がVEI6だ[7]。VEI6の目安は約10km³で、ピナトゥボは表の例に挙がる[1]。

USGSは、タンボラ(1815)がセントヘレンズの約30〜80倍の火山灰を出したと述べる[6]。タンボラの噴火と気候への影響は、このサイトの別のメモが詳しく扱う。

5. もっと 大きな 噴火ふんかは あったの?

5. アカホヤ噴火とトバ噴火 ── 数万年前の巨大噴火

5. アカホヤ噴火(約7300年前)とトバ噴火(約7万4千年前)── VEI7とVEI8

日本にも、とても 大きな 噴火ふんかが ありました。今から およそ7300年前の、九州の 南の 海に ある 火山の 噴火ふんかです。噴出ふんしゅつした ものは、あわせて 332〜457km³ いじょうと されます[8]。VEIは、ゼロの 数から 4を ひくと 7.5 くらい。小数の ぶぶんは すてるので、7です(計算)。

この 噴火ふんかの はいは 東北地方まで とどいた と いわれます[9]。あの ほうえいの 1.7km³と くらべると、およそ 200ばいより 大きい 数です。

いちばん 大きい 8は、たとえば およそ7万4千年前の スマトラ島の トバの 噴火ふんかです。およそ2600km³と いう 数が あり、VEI 8と されます[10]。

トバの 数は 資料しりょうに よって ちがう ことも あります。いつも 「およそ」と 考えて おきましょう。

約7300年前の鬼界カルデラのアカホヤ噴火は、噴出物が計332〜457km³以上とされます。神戸大学などの研究によると、過去約1万1700年の完新世の既知の噴火では、陸上も海底も含めて世界最大です[8]。式に当てはめるとVEI7です(332km³=3.32×10¹¹m³、常用対数は約11.5、11.5−4=7.5で、小数部を切り捨てた整数部が7。記事側の計算)。

ナショナルジオグラフィックの記事によると、火砕流は海を越え、火山灰は東北地方まで届いたといいます。資料により、灰の到達先が北海道まで、とするものもあります[9]。宝永の1.7km³と比べると、約195〜270倍です(記事側の計算)。

VEI8は約1000km³以上。スマトラ島のトバ噴火(約7万4千年前)は約2600km³とされ、VEI8の例です[10]。この数字は資料によって違うこともあるので、「約」をつけて読みます。

アカホヤ噴火(鬼界カルデラ、約7300年前)は、噴出物が計332〜457km³以上とされ、完新世の既知の噴火では陸上・海底を通じて世界最大と、神戸大学の研究を伝えるサイエンスポータルは記す[8]。332km³=3.32×10¹¹m³、log₁₀≒11.52、−4で7.52。整数部をとってVEI7で、VEI8には届かない(記事側の計算)。

ナショジオ日本版は、火砕流が海を越えて100km以上進み、火山灰は東北地方まで届いたとする。英語資料では北海道までとするものもあり、資料で異なる[9]。宝永(1.7km³)との比は、332÷1.7≒195、457÷1.7≒269で、約200〜270倍だ。段の差(5→7)だけなら約100倍だが、各段には幅があるので、実際の比はそれと少しずれる。

トバ噴火(約7万4千年前、スマトラ)はVEI8で、噴出量は約2600km³とされる。資料で数字が異なることもあるため、断定せず「約」で示す[10]。この値は検索結果の抜粋を含む二次資料による。

6. ものさしで、ぜんぶ 分かるの?

6. 体積だけでは決まらない ── VEIの限界

6. 体積だけでは決まらない例と、VEIの限界 ── パリクティン・溶岩・気候への影響

いい ものさしですが、なんでも はかれる わけでは ありません。1943年に メキシコで できた パリクティン火山は、9年かけて 1.3km³も 出しました。でも はげしい 爆発ばくはつが なかったので、VEIは 5では なく 4です[1]。

日本の 気象庁きしょうちょうは、VEIは はいなどの りょうから 大きさを 見つもる ものだと 書き、どろどろの ようがんの りょうは ふくまれないと 注意して います[5]。

また、VEIは 「ばくはつの 大きさ」の ものさしで、空気や 気温への えいきょうを はかる ものさしとしては、いおう(火山ガスの 中の 硫黄いおう)の りょうほど 役に 立たないと いわれます[7]。

USGSは、体積だけでVEIが決まらない例として、1943年のパリクティン火山(メキシコ)を挙げます。9年で1.3km³を出しましたが、激しい爆発がなかったので、VEI5ではなくVEI4に分類されています[1]。

気象庁は、VEIが降下火砕物の量から規模を推定するもので、溶岩ドームや溶岩流の噴出物量は含まれないと注記しています[5]。

気候への影響についても、VEIは、二酸化硫黄の放出量ほど有効な指標ではないとされます[7]。VEIは、爆発の大きさを比べるための物差しで、被害や気候変動の大きさを直接表すものではありません。

USGSは、1943年のパリクティン火山(メキシコ)が9年間に1.3km³の物質を出しながら、激しい爆発がなかったためVEI5ではなくVEI4に分類された、と説明する[1]。VEIは体積だけで決まらず、噴煙の高さや爆発の激しさを含む観察も併せて決める、という決め方の性質を示す例だ。

気象庁は、VEIが降下火砕物の量から規模を推定するもので、溶岩ドーム等や溶岩流の噴出物量は含まれないと注記する[5]。溶岩を多く出す噴火は、VEIが実際の噴出総量を下回りうる。

大気・気候への影響を測る指標としては、VEIは二酸化硫黄の放出量ほど有効ではないとされる(Wikipedia要約の記述で、原典は確かめていない)[7]。VEIは爆発の規模を比べる道具として読み、被害や気候への効果は別の指標と資料で見る必要がある。

7. 気に なる 火山を 一つ えらんで しらべて みよう

7. 気象庁の資料で、気になる火山の噴火を確かめる

7. 出口 ── 気象庁の有史以降の火山活動と、USGSの解説を読む

おうちの 人と いっしょに、こんな 計算を してみましょう。100km³は 10おくの 100ばいで、ゼロが 11こ ならびます。VEIは いくつでしょう。11から 4を ひくと、7です。

つぎに、気象庁きしょうちょうの ホームページで、気に なる 火山を 一つ えらんで みましょう。火山の 名前と「ゆうし いこうの 火山活動」を 見て、いつ、どのくらいの 噴火ふんかが あったかを しらべます。

電卓を使って、次の計算をやってみましょう。100km³は1000億m³で、ゼロは11個。11−4でVEI7です。1000km³ならVEI8になります。ゼロの数を数えるだけなので、桁の感覚がつかめます。

気象庁のホームページには、火山ごとの「有史以降の火山活動」があります[5]。気になる火山を一つ選び、過去にどんな噴火があったのか、噴火の規模の目安がどう書かれているかを見比べると、この物差しが実際に使われる場面が分かります。

気象庁の「有史以降の火山活動について」は、日本の火山の噴火の記録を、規模の目安(VEI)とともに整理する[5]。気になる火山を選び、噴火年・噴出量・VEIを見比べ、本記事の式で体積からVEIを検算してみると、表の意味が分かる。

資料を読むなら、USGSのVEI解説[1]が定義の入口になる。宝永噴火は内閣府の報告書資料[3]、アカホヤ噴火は神戸大学の研究を伝えるサイエンスポータル[8]が出発点になる。同じ噴火が、体積・爆発・気候という別の物差しでどう見えるかも、気になる点だ。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:USGSと気象庁、内閣府の資料を中心に、辞典・報道・二次資料も併せて使った。何に使ったかは、それぞれの項目に書いている。

  1. USGS Volcanic Explosivity Index: A tool for comparing the sizes of explosive volcanic eruptions。https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/volcanic-explosivity-index-a-tool-comparing-sizes-explosive-volcanic (VEIの提案、10倍ごとの段、体積表、パリクティンの例)
  2. コトバンク「火山爆発指数」。https://kotobank.jp/word/%E7%81%AB%E5%B1%B1%E7%88%86%E7%99%BA%E6%8C%87%E6%95%B0-1710572 (噴出量の常用対数から4を引く式の説明)
  3. 内閣府 富士山宝永噴火 降灰ワーキンググループ資料3。https://www.bousai.go.jp/kazan/kouikikouhaiworking/pdf/20181207siryo3.pdf (宝永噴火の期間と総噴出量)
  4. nippon.com「富士山の宝永噴火」関連の解説(内閣府資料にもとづく)。https://www.nippon.com/ja/japan-data/h00420/ (江戸の降灰の厚さ。検索結果の要約で確認)
  5. 気象庁「有史以降の火山活動について」。https://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/history_kaisetsu.html (VEIの注記と、噴火の記録)
  6. USGS Mount St. Helens: comparisons。https://pubs.usgs.gov/gip/msh/comparisons.html (セントヘレンズがVEI5でぎりぎりであること、タンボラとの比較)
  7. Wikipedia「Volcanic explosivity index」。https://en.wikipedia.org/wiki/Volcanic_explosivity_index (VEI6・7の例、二酸化硫黄との比較。二次資料)
  8. サイエンスポータル(JST)神戸大の研究。https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20240326_n01/ (アカホヤ噴火の噴出量)
  9. ナショナル ジオグラフィック日本版 アカホヤ噴火の記事。https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/24/040400191/ (火砕流と灰の到達。二次資料)
  10. geology.com Volcanic Explosivity Index。https://geology.com/stories/13/volcanic-explosivity-index/ (トバ噴火の噴出量。二次資料)

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