2024/03/21 更新

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クマガイ ヒロユキ
熊谷 博之
KUMAGAI Hiroyuki
所属
大学院環境学研究科 地球環境科学専攻 地球惑星物理学 教授
大学院担当
大学院環境学研究科
学部担当
理学部
職名
教授

学位 1

  1. 博士(理学) ( 1994年4月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 2

  1. 地震発生物理学

  2. 火山地震学

経歴 4

  1. 名古屋大学大学院環境学研究科 教授

    2013年2月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 独立行政法人 防災科学技術研究所 主任研究員

    2001年1月 - 2013年2月

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    国名:日本国

  3. 科学技術庁 防災科学技術研究所 主任研究官

    2000年5月 - 2001年1月

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    国名:日本国

  4. 名古屋大学理学部 助手

    1993年10月 - 2000年5月

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    国名:日本国

学歴 3

  1. 名古屋大学   理学研究科

    1991年4月 - 1993年9月

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    国名: 日本国

  2. 名古屋大学   理学研究科

    1989年4月 - 1991年3月

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    国名: 日本国

  3. 岡山大学   理学部   地学科

    1985年4月 - 1989年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 4

  1. 日本地震学会

  2. 日本火山学会

  3. 日本惑星科学会

  4. アメリカ地球物理学連合

 

論文 87

  1. 1999 年伊豆大島における人工地震探査 ─観測および初動走時データによる 3 次元地震波速度構造─

    渡辺秀文, 鍵山恒臣, 坂下至功, 及川 純, 大湊隆雄, 小山悦郎, 辻 浩, 宗包浩志, 松下誠司, 萩原道徳, 竹田豊太郎, 長田 昇, 井本良子, 青山 裕, 浜田盛久, 趙 燕来, Mossa Hesham, 福満修一郎, 青木重樹, 藤原健治, 池田 靖, 加治屋秋実, 安藤 忍, 亀井 守, 古田雅和, 浅沼光輝, 佐藤勝良, 山賀一章, 石脇 誠, 広瀬淳司, 干場三寛, 福田 直, 坂 勝仁, 森 済, 勝俣 啓, 前川徳光, 岡田 弘, 田中 聡, 山脇輝夫, 仁田交市, 橋野弘憲, 野津憲治, Pedro A. Hernandez, 下池洋一, R. Noemi Lima, 野上健治, 平林順一, 鈴木 隆, 熊谷博之, 他19名

    地震研究所彙報   98 巻   頁: 1 - 29   2023年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)  

  2. Temporal evolution of the magmatic system at Nevado del Ruiz Volcano (Colombia) inferred from long-period seismic events in 2003-2020 査読有り 国際共著

    Solórzano, LM; Molina, I; Kumagai, H; Taguchi, K; Torres, R; Cano, LCG; López, CM

    JOURNAL OF VOLCANOLOGY AND GEOTHERMAL RESEARCH   438 巻   2023年6月

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  3. Topographic Degradation Processes of Lunar Crater Walls Inferred From Boulder Falls 査読有り

    Ikeda Ayame, Kumagai Hiroyuki, Morota Tomokatsu

    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-PLANETS   127 巻 ( 10 )   2022年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2021JE007176

    Web of Science

  4. Plume height, duration and volume of sustained explosive eruptions inferred from eruption tremor amplitudes 国際共著

    Mori Azusa, Kumagai Hiroyuki, Londono John Makario

    GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL   231 巻 ( 2 ) 頁: 1045 - 1056   2022年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/gji/ggac239

    Web of Science

  5. Source models of long-period seismic events at Galeras volcano, Colombia 査読有り 国際共著

    Torres Roberto, Kumagai Hiroyuki, Taguchi Kimiko

    GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL   227 巻 ( 3 ) 頁: 2137 - 2155   2021年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/gji/ggab325

    Web of Science

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書籍等出版物 1

  1. Source quantification of volcanic-seismic signals 査読有り

    Hiroyuki Kumagai( 担当: 単著)

    Springer  2022年  ( ISBN:978-1-0716-1705-2

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    担当ページ:425-467   記述言語:英語 著書種別:学術書

    DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1705-2_583

講演・口頭発表等 54

  1. Estimation of vapor mass at the sources of long-period seismic events for risk assessment of phreatic eruption 国際会議

    Masayuki Nakano, Hiroyuki Kumagai

    Cities on Volcanoes 12  2024年2月12日 

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    開催年月日: 2024年2月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:La Antigua   国名:グアテマラ共和国  

  2. 噴火微動・爆発地震の震源振幅関数の特徴と噴火過程の関係

    森亜津紗, 熊谷博之

    日本火山学会 2023 年度秋季大会  2023年10月19日 

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    開催年月日: 2023年10月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:鹿児島市   国名:日本国  

  3. ⽉のクレータ斜⾯の微地形と岩⽯存在率分布から推定される熱疲労による⾵化と物質移動過

    池田あやめ, 熊谷博之, 諸田智克

    ⽇本惑星科学会2023年秋季講演会  2023年10月13日 

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    開催年月日: 2023年10月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:広島市   国名:日本国  

  4. 月のクレータ斜面における熱疲労による岩塊の生成と破砕

    池田 あやめ, 熊谷 博之, 諸田 智克

    JpGU Meeting 2023  2023年5月26日 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:千葉市   国名:日本国  

  5. Development of the rapid moment tensor estimation system for seismic monitoring in Thailand

    Mongkolchai Sukmee, Hiroyuki Kumagai

    JpGU Meeting 2023  2022年5月21日 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 2

  1. コロンビアにおける地震・津波・火山監視情報の高度化と地震発生ポテンシャル評価

    2014年5月 - 現在

    地球規模課題対応国際科学技術研究プログラム  

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    資金種別:競争的資金

  2. フィリピンにおけるリアルタイム総合火山監視および高度即時震源解析

    2013年4月 - 2015年3月

    地球規模課題対応国際科学技術研究プログラム 

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    資金種別:競争的資金

科研費 3

  1. フィリピン・タール火山におけるその場観測に基づくマグマシステムの発達過程の研究

    研究課題/研究課題番号:19KK0084  2019年10月 - 2023年3月

    国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    熊谷 博之

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:18330000円 ( 直接経費:14100000円 、 間接経費:4230000円 )

    噴火に至るマグマシステムの発達過程を、次の噴火が迫っているフィリピン・タール火山を対象に地震学・電磁気学・火山化学・測地学的手法を用いて解明する。これまでの研究により、この火山では脱ガスを起こしているマグマが浅部に存在することが推定されている。本研究では、この変動源の直上において地震および電磁気観測を強化するとともに、面的な重力測定を行う。これにより、散乱・速度・比抵抗・密度構造を詳細に調べ、マグマの状態とその時間変動を解明する。さらにそれらの結果を火山ガスの測定結果や圧力源の推定結果等と比較することにより、火口で活発に起こっている噴気活動と関連性を調べる。
    2020年2月16日から2月25日まで研究代表者他2名がフィリピン火山地震研究所(PHIVOLCS)を訪問し、2020年1月12日に起こったタール噴火に関する聞き取り調査を行うとともに、噴火に伴う地震などのデータの収集を行った。さらにPHIVOLCSにおいて地震等のデータ収集及び解析を行うための計算機サーバーを現地で購入し、セットアップを行った。またタール火山の現地調査を行い、タール湖をボートで一周して火山島の状況を観察するとともに、噴火活動に伴って生じたタール湖周辺の地割れの調査を行った。地割れは北東・南西方向に分布しており、その方向に火山島下のマグマ溜まりから流出し貫入したマグマによる地殻変動で生じた可能性が高いことが分かった。
    タール火山の地震観測網により2011年から2013年に取得された地震波形データを用いてエンベロープ幅を推定し、それらを用いて同火山のにおける地震波散乱構造の推定を行った。その結果、表層1 kmの深さまでは非常に強い散乱と減衰を示すが、それより深い領域では通常の地殻と変わらない散乱・減衰の一次元構造を持つこと、さらに火山島に局所的に散乱・減衰構造が大きく異なる領域が複数あること分かった。これらの局所的な異常領域の散乱と減衰を推定するためにエンベロープ幅の逆問題に基づく手法を開発した。その手法を用いて解析した結果、火山島のクレーターの北側と東側に一次元構造に比べて散乱が強い領域と弱い領域がそれぞれ存在することが分かった。散乱の強い領域は過去の火道に対応すると解釈できる。散乱の弱い領域は、先行研究により推定された浅部マグマと一致しており、さらにこの領域の散乱強度が時間変化していたことも分かり、発泡度の異なるマグマが存在していたと推定された。
    タール火山の噴火により火山島に上陸できなくなったことや、新型コロナによりフィリピンへの出張ができないことの影響があるため。
    これまでにタール火山で取得した地震・火山ガス・電磁気・重力・地殻変動等のデータ解析を行い、2020年1月20日の噴火に至るまでにタール火山のマグマ・熱水システムの時間発展を明らかにする。地震散乱波のエンベロープ幅から逆問題により散乱および減衰を推定する手法を2013年以降の地震データに系統的に適用することにより、クレーター東部の異常領域の散乱および減衰の時間変動を明らかにする。さらに火山ガスの化学分析により組成変動を調べるとともに、火山島およびその周辺のGPSデータの解析により火山島下のマグマだまりの圧力変動を調べる。さらにそれらの変動が、異常領域の散乱と減衰の時間変動とどのような関係にあったのかを解明する。さらに重力データの解析により火山島の3次元密度構造を推定する。
    新型コロナの影響により今後の出張計画を立てることは難しいが、出張が可能となり次第、タール火山での現地での観測を行う。2020年1月20日の噴火に伴い地割れが生じたタール湖の沿岸領域において電磁場観測を行い、比抵抗構造を推定する。これにより噴火に伴うマグマ流出により地割れが生じたという解釈の妥当性を検討する。火山島に上陸が可能となり次第、新たな地震観測点をクレーター東部の異常領域の真上に設置することで、この領域の散乱および減衰が噴火後にどのような変化を示しているのかを調べる。火山ガスの採取はドローンを用いた手法を検討し、噴火後に火山ガス組成の変化が見られるかを調べる。
    さらに上記の研究活動による成果を国内外の学会で発表するとともに、論文としてまとめ出版する。2020年2月16日~2月25日に行ったタール火山の現地調査結果についても報告書として出版する。

  2. 機械学習に基づくスロー地震および噴火シグナル検知手法の開発

    研究課題/研究課題番号:19K04050  2019年4月 - 2022年3月

    中野 優

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    担当区分:研究分担者 

    地震発生帯や火山では、様々な地動シグナルの観測から、震源断層やマグマ溜まりで起きている現象を解明するための研究が行われている。近年の研究により、地震発生帯におけるスロー地震の発見と巨大地震に先行するイベントの存在から「非火山性微動」モニタの重要性が、火山地域では噴火に伴う「火山性微動」モニタの重要性が指摘されている。本研究ではこれらのシグナル判別、分類の手法として、機械学習(MLM)によるシグナルの自動認識に着目する。本研究ではMLMによる、効果的なシグナルの判別手法の開発を行い、微動シグナルのモニタ能力とその発生源である自然現象の監視能力の向上を図る。
    本計画の目的は、地震発生帯や火山で観測される様々な地動シグナルのうち、巨大地震の準備過程や火山噴火に伴う特徴的なシグナルを判別する手法を開発し、これらのモニタ能力を向上することにある。巨大地震の準備過程に関連するシグナルとして、プレート境界のゆっくりとしたすべりによって発生する「非火山性微動」が、火山では噴火に伴う特徴的な「火山性微動」が発生する。これらの複雑なシグナルを自動で識別するために、本研究では機械学習を用いる。精度の良い判別手法を構築するには、機械学習で用いるニューラルネットを訓練するためのなるべく多くの学習用データを用意する必要があるが、これまでの研究では約200イベントによる数千のデータで行っていたため、連続した観測データに適用した場合の判別精度は十分ではなかった。「火山性微動」に関しては今年度新たに取り組むため、新規にカタログを用意する必要がある。そこで今年度は「非火山性微動」については新たな検出法を用いて学習用データを増やし、「火山性微動」については噴火イベントの記録を用いて複数の火山でのカタログを作成する事とした。
    「非火山性微動」について、これまでは大きなサイズのイベントに伴う超低周波地震のカタログを用いていたが、今年度は地震波エネルギーに基づくイベントの検出によって小さいイベントを含むカタログを作成した。このプロセスにおいて、通常の地震やノイズの除去を目視によって行い、これに時間を要したため、本年度はカタログの作成にとどまった。しかし、新カタログではイベントの数がこれまでの約200から数千と、約十倍に増えた。「火山性微動」については、日本及びコロンビアの火山における噴火記録を用い、噴火にともなうイベントに関してのカタログ作成を行った。これにより、今後開発する手法での判別精度の向上が期待できる。
    当初計画では、シグナル識別の汎用性と精度を高めるための手法の改良として、既存データに疑似的なノイズを加えることを計画していた。しかし、機械学習によるシグナル判別の汎用性を高めるためには学習データの数を多く、またバリエーションを増やす必要がある。これまでは比較的大きな非火山性微動のシグナルを用いていたが、より小さいイベントを学習データに加えた方が、シグナル判別の汎用性を高められると考え、地震波エネルギー推定に基づく手法によって新しく非火山性微動のカタログを作成することとした。学習データの作成においては、通常地震などの非火山性微動ではない「ノイズ」を目視で取り除く必要があり、これに時間を要したため本年度は学習データのためのカタログ作成までの達成となり、判別モデルの改良まで行うことは出来なかった。噴火に伴う火山性微動のカタログ作成については計画通りである。
    今後は新しく作成した学習データを用い、これまでに開発した、ランニングスペクトルを用いたシグナル判別手法であるSRSpec-CNNの改良を行う。さらに、ランニングスペクトルの作成には計算コストが高いため、これを簡略化するための新しいスキームの導入も試みる。これらを用い、また機械学習のニューラルネットワークに最新の手法を導入するなどして判別精度の向上を試みる。改良した手法を連続波形記録に適用し、判別精度の評価を行う。さらに、疑似ノイズを混入することによる、ノイズ耐性の強い判別システムの構築を行う。新しく構築した手法を非火山性微動および火山性のシグナルに適用し、判別精度の評価とこれらの得意なシグナルの検出率の向上を行う。
    次に、より分解能の高い時間-周波数系列データの入力によって、シグナル識別の汎用性を高める。分解能を上げると計算負荷が爆発的に増加するので、適宜間引く等、最も効率的なパラメータの探索も行う。スペクトル以外の観測量(シグナルの分散、歪度、尖度、観測点間の相関、振幅分布等)の入力も検討する。同時に、クラスタリング手法によって、シグナルを特徴づける観測量の関連を調べる。このプロセスは、震源におけるプロセスの理解と判別がうまくいかないときの修正方針を立てるのに役立つ。

  3. 噴火が迫るタールおよびマヨン火山のマグマ・熱水システムの解明

    研究課題/研究課題番号:16H05651  2016年4月 - 2019年3月

    長尾 年恭

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    担当区分:研究分担者 

    フィリピンのタール火山およびマヨン火山の総合的な研究を行い、特にタール火山について地震学・電磁気学・測地学・地球化学分野で総合的な観測・解析を実施した。その結果、タール火山の浅部に、大きな熱水だまりあるいはマグマだまりと思われる構造がある事が判明した。
    また複数地点における火山ガスの観測から、噴気の化学組成は協調して変動していることが見いだされた。さらにフィリピンでは1990年代に重力測定が行われて以降、重力の専門家が存在しない状況であり、そのため、タール火山で重力測定を実施し、重力基準点を再設定した。電磁気観測では、群発地震活動に伴う見かけ比抵抗変化を確認する事に成功した。
    タール火山は国際火山学及び地球内部化学協会(IAVCEI)によりdecade volcanoと呼ばれる極めて活動的な活火山であり、首都マニラにも近く、多くの観光客が訪れており、観光客の安全という意味からも極めて重要な火山である。今回の海外学術調査で極めて大きなマグマあるいは熱水だまりが確認され、また脱ガスのメカニズムについても火山ガスの成分モニタリングで一定の知見を得る事に成功した。さらに現地に専門家がほとんどいない分野であった重力測定・解析や火山ガスのサンプリングに関する技術移転も行い、フィリピンの火山監視における人材育成に大きく貢献できたと考えている。

 

担当経験のある科目 (本学) 4

  1. 地震学

    2018

  2. 火山活動論

    2018

  3. 基礎セミナーA

    2018

  4. 地球内部物性論

    2018

 

社会貢献活動 1

  1. 世界で起こったすごい噴火

    役割:講師

    日本火山学会  日本火山学会 2020年 一般講演会  2020年10月