噴 煙 現 象 の 統 計 ( 第 2報
)
持
( 爆 発 噴 煙 )
田 中 康 裕 柑
Statist~cal
A
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l
y
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i
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ofVolcanic Smoke (
P
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2
)
(
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l
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s
i
o
n
Smoke)
Y
.
Tanaka
(seismolψcal Section,よM.ASei・smologicalLaboratory, M. R. 1.
The obtained resu1ts of this paper are as follows:
1) Quantity of explosion smokes and energy of' explosion earthquakes of the volcanoes have a limit value.
2) Frequency numbe'r of slight explosion smoKes is far more than that of great
,explosion smokes. Relation between quantity of volcanic smokes and frequency of
them will be able to show two streight lines by the Ishimoto-lida's method, as look in the case of amplitude-frequency relation ofexplosion~earthquakes (Fig. 3)
3) Variations of height and quantity of volcanic smokes, and amplitudes of volcanic tremors which period are 0.2--0.6" sec. of the Volcano Aso are well shown surface vo1canic activities. As for signs of thegreat explosions, phenomena of increase of amplitude of vo1canic tremors and vo1canic smokes were often observed. 4)1 Maximum arrival distance of flying bombs by the explosion is proportionate
to maximum amplitude of explosion earthquake, and initial velosity of flying bombs is proportionate to' height of explosion smokes.
S
1
.
まえがきS
2
.
桜島・浅間山の爆発噴煙 551.21 第1報1)で、述べた噴煙の統計法を用いて,桜島・ 浅間山およひ、阿蘇山の爆発噴煙の模様を解析した. 爆発噴煙の大きさ,(5や q)は火口内の閉塞の度 本文中の噴煙量を表わす Q,S, qの記号は,第 1報で用いたものと同じで,それぞれ気象庁噴煙階 級量,噴煙の垂直断面積,、噴煙塊の体積を表わして 七、る. *、ReceivedMay.20, 1966 林 気象庁地震課,気象研究所地震研究部 合いや爆発のe
n
e
r
g
y
に関係して¥,'.ろいろな出方 をするがへ その噴煙は概して多量で,かっ,突発 的にあがるので,静穏時の噴煙とは一見して識別で きる. 桜島の爆発で,その噴煙が観測され,かつ,鹿児七 島地方気象台の地震計に記録されたものは, 1956,,-, 60年の聞に420回あったが3
¥
これを噴煙量Qs別 に分けると Qs=1""2が0回, Qs=3が23回, 1-80 験 震 。 時 報 第 32巻 3,4号 Qa l' 2
h 1
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〆戸、 f 、』ノ L 〆 ー 、 f 、J A 、J x 2‘ 3‘"
1X10'm aS
Fig.1.,Relation among energy (E) of explosion -earthquake ari.d quantity (Q and S) of explosion smoke of the voJcanoes.Qα'Quantity of explosion smoke, classified 1 to 6 at the Volcano Asania.
Qs : Quantity of explosion smoke, classified 1 to 6 at the Volcano Sakurajima.
S Vertical section of dimensions of volcanic smoke.
Large cir:cle: 11 or more obser'ved data. Middle circle:6~10 obeserved data. Small circle: 1
~5 obser'ved data.
o
Observed explosion at the VolcanoSakura-]lma.
x Observed explosion at the Volcano Asama. Doted curve: Mean value of observed explosion ofQs
Qs='4が90回,Qs=~ が 184回 , Qs=6が123回であ
った. これらの爆発について,地震記象の最大振幅
A
から次式を用いて各爆発地震の震動の energyE
を計算した.
1¥1= 1.73log LI + 1og A-O. 83 ,( 1)
A =
、
IMZ
N十M2E
,
(1954坪井〉 log E=1.5 M十11.8 (2} (1956 Gutenbery:-Richter) ここでdは桜島の南岳山頂火口と鹿児島地方気象台 との距離(10km), M は爆発地震の震動の magni-tudeである EとQとの関係図 (Fig.1)からわかるとおり, 両者は比例関係にはないが,爆発はFig.1の曲線で 界された右側の領域内で、起こってし、る.すなわち, 桜島の爆発地震の震動の energyの限界はおよそ Qs=lで E三三4x 1013erg,
Qs= 2で E豆6x1Q14erg,
Qs=3 で E~3x lQ15erg, Qs=4で E豆1x 1Q16erg
,
Qs=5 で E~3x1Q16erg
,
Qs=6で E豆5x1016erg ergN 4
∞
2∞
。
Fig.2. _ Energy and number ofexplosion-earth~
quakes at the Volcano Sakurajima. である.この限界値を示す曲線は log E=4. 1410g Qs十13.51 (3) で表わされる.さらに,、爆発地震の震動の energy の噴煙量別平均値はFig.1の点線で示
L
た曲線にな り , こオ1は log E=2. 1910g Qs+ 14.07 ( 4 ) で、表わされる. ( 3), (4)式に第]報の (2)式,すなわち log S=O. 35 Qs十4.34 ('5 ) のQsを代入すれば E とS
との関係が求まる.すi なわち(3),(4)式はそれぞれ logE=4.141oglogS-4.3~+13.
51 (6) 0.35logE=2.191og!ogS-4.3~+14.
07 (7) 0.35 となる. Fig.1にはEとS
との関係も含めて示し である. 2-噴煙現象の統計(第2報)一一田中 81 次に,浅間山の爆発噴煙についても上述と同じ方 法で計算を行なった. 浅間山の 1958年1O~12 月, 1959年3---8月, 1961年 8",-,11月の軽井沢測候所における爆発地震の記象か ら, (1),(2)式により算出じた爆発地震動のと
n
・ ergy と爆発噴煙量との関係を Fig.lvこ×印で記入 した.浅間山の爆発の大きさの限界も桜島と同じ限 界範囲内にある.浅間山,桜島の噴煙量をそれぞれ Qα, Qsとすると,第 1報の (2)式によって logS=0.35
Qs+4. 34=0.-34 Qα+4.73-, (8) であるから0.34Q
α+0.39 Q = = 争0.35 Qα+1 (9) (9)式を (3)式に代入すれば,浅間山の爆発の犬き さの限界曲線は logE土4.14 log(Qα+1)十13.51 、 (10) となる. ここであつかった桜島,浅間山の爆発は,いずれ も火山の噴火活動期中における中・小爆発に属する もので,長い休止期を続けた,火山が突然爆発したよ うなときのものではない.そのようなときの爆発は 概して非常に大きいので,噴煙量はその標準値の Q =6(第 1報の Fig.2) よりはるかに多量に噴出す ることが多く7
以上の噴煙階級量を設定しなけれれぞれlOkIU,5k血であり,前者では Wiechert
式地震計(周期 5秒,倍率80,制振度 8),後者では 56型高倍率地震計(周期 1秒,倍率300,-制振度 8) による観測である. N
Am=
const
.
(11) (A:地震の最大振幅,N:
ひん度〉 による統計図を描くと,両観測点とも折れ曲がった 2つの直線で表わされ (Fig.3),100~110μ 以下の 振幅に対じては N l∞
10 10.
.
l∞
戸
NFig. 3. Relation between Max. amplitude (A) and number (N) of explosion-earthquakes at the Volcano Sakurajima.(1 961~65)
Left: Observed at the Kagoshima Local Meteo・
rological Observatory, 10 km of the ac・
tive crater.
Right: . Obser,vedat the Sakurajima Volcano Observatory, 5 km of the. active 'crater. ばならなし¥ m=1--2 (12) (6)式は桜島,浅間山に共通に使える式である それ以上の大きさの振幅に対しては が,これは他の多くの火山についても適用できるか もしれぬ. 桜島は 1955年10月に南岳山頂火口で、噴火活動を始 め, 10年余を経た現在(1966年〉でも,未ださかんに 爆発をくり返しでいる. Fig.2は(1),ぐ 2)式によ っアて算出した爆発地震動の年別 energyと爆発地震 回数〈し、ずれも鹿児島地方気象台または桜島火山観 測所で観測されたもの〉の図で?近年の桜島の火山 活動の消長を示しているものである. 桜島の爆発地震の夫きさの分布をみるもう一一つ の方法として,鹿児島地方気象台および桜島火山観 測所の地震計で観測した爆発地震を石本・飯田の統 計にかけてみた.爆発地点「南岳山頂」から鹿児島 地方気象台および桜島火山観測所までの距離は,そ m=4,-...,5 (13) となり, 100--110μ の振幅を界として爆発地震の 起こり方が急激に変わる. この傾向は噴煙量別に分 類した爆発地震の振幅のひん度についても成り立っ た(図は省略).
(1)
,(
2
)
,(
3
)
(., 11)式からN
と Q の関係を 求めると,鹿児島地方気象台,桜島火山観測所とも NQs2.S明 =const. (14) /となり,これに(12), (13)式の m を代入すれば, 噴煙量別の爆発回数の増加率が推定できる. mの{直に2種類あるとはいえ, (14)式から,少量 の噴煙をあげ、る爆発回数は,極度に多くなることが 予想される.ちなみに,鹿児島地方気象台から観測 した桜島の噴煙量別爆発回数は Table1のとおりで - 3ー82 験 震 時 報 第 32巻 3,4号 ある.この表の噴煙量別総回数(1955,....,1965年〉を 統計すると,次式が成り立つ.
NQ
s3.62=const. 、 略).一般に, 噴火活動がはげしい年ほど, 上記の 係数は大きくなるような傾向を示しているので,こ れは,火山活動度に関係している値であるかもしれNS
S1.11= const.ト NqsO.78 = const. (15) 、 ぬ . ただし,上式の係数3.62,1.11および O.78は,年 によって相当変化しているもようである(図は省なお, Table 1のlogSおよびlogqは,それぞ
れ,第 1報の (2)式および(3), (5), (10)式から
計算で求めた値である.
Table 1 Observed number of remarkabJe explosion smokes at the Volcano Sakurajima 4)5,)6) Quantity of volcanic smoke Year Q 3 4 5 6 log gS 5.39 5. 74 6.09 6.44 log q 8.77 9.30 9.83 10.36 Oct.1955 17 6 6 7 1956 522 219 81 35 1957 356 97 42 5 1958 226 50 38 20 1959 99 44 29 30 1960 536 284 193 94 ~
3
.
阿蘇山の噴煙 Fig.4は1951--64年の阿蘇山の火山活動の概要を 示した図である.中岳火口の西 1kmの阿蘇山測候 所において,石本式地震計または56型高倍率地震計 (両地震計は共に周期1
秒,倍率3
0
0
, 制振度8)
で観測した周期0
.
2
-
-
0
.
6
秒の火山性微動の日別最大 全振幅を示したもので,噴石を火口外に相当量飛ば せた爆発を.印で記しである.この微動は佐々博 土市)が,阿蘇山の第3種および第4種微動として分 類したものに属し,微動の強弱は火口の表面活動の 消長に随伴するといわれている. Fg.5は1951"'65年の中岳第1火口の噴煙量の変 動である.観測値に季節変化量的を補正し,さらに 2か月ごとの移動平均値に占って表わしである.た だしこの図には,大爆発時の噴煙量は観測できなか ったので、除いてある.この図によって, 阿 蘇 山 の 噴煙活動の変動の大要を知ることができる.また, Fig.4の火山性微動の出方と噴煙の状態との比較も できるが,さらに噴火活動のあった時期だけを取り 出してくわしく検討してみることにする. 占... Quantity of volcanic smoke Year ー Q 3 4 5 6 logS 5.39 5. 74 6.09 6.44 log q 8. 77 9~30 9.83 10.36 1961 618 175 55 8 1962 81 32 12 3 1963 487 223 57 _ 8 1964 186 78 37 18 1965 26 5 4 O Total 3154 1213 554 228 1951" ,65年に,阿蘇山で,火口外に相当量の噴石 を飛ば性た大爆発はTable2, Fig.7
に示した12回 のものがあった.これらの大爆発前後において,噴、 煙の高さ,噴煙量,徴幅の振動および噴火活動の持 続期間などがどんな状態を示じたかを詳細に調べ た.Fig.6は,各活動期の噴煙の高さ・量,微動の 変動などを示したもので,値はすべて半旬ごとの最 大値を統計した.噴煙量には季節変化量を補正して あり,大爆発時の噴煙の高さおよび量は観測できな かったので除いてある.各噴火活動期の特徴をくら べると次のようになる.!
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LI;74:J
Fig. 5. Variation of quantity of smoke (Q) at the Volcano Aso.Large spot (mark:
・
is the greatexplo~ion, that shown inT~ble 2. Small spot (mark:・)is slight explosion or ash-fall.
--'4-噴煙現象の統計(第2報)一一ー田中 83 -20μ -0 ー 司 a p b n ヨ 噌 , . .
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Fig. 4. Dailym~x. double amplitude of volcanictremor, observed at the Asosan Weather Station, 1 km of the active crater.
Period of tremor is ca 4 sec.
Mark • is great'explosion; that is shown in Table 2, Fig. 6 and Fig. 7.
-84 験 震 時 報 第 32巻 3,4;号 輔間島.-・ ・" 800 400 、Q 4 同ay , A ug. ' , Nov. ' , Jan 1952 μ 20ト JO~ J - ' 、 目 。!'eb,'
~. ' 'May' "Aur,' -~v~, -~Ja-n ・
1951 1952 Fig.6~1
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官、 1200 800 400。
l Q 6 Fe19b5.11, May Aug, , , Nov
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1b9.日 Aug, Nov, , , J1a9判54 Fig.6~2 30 20 10 o Ja司 1955 AT' Apr W哨淘岨・・健Fら も Fig. 6-3.
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400 - 6ー 〆 ~, Jul,' , Oct,' 195マ 20-f つ五ナー「 1958 APr:"' ー 113,.. 361ι 凪 11 " 101 - 守 .y,¥>. 0 I l v¥ ¥ ‘ ノ ' " 1 ' Q'Mマ
Oct, Jall, ム ー ' ¥ Fig. 6-485 噴煙現象の統計(第2報)一一田中、
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H / 国 Q 4 2 10 '!n 1200 畠00 Apr. ヘ Jan 1959 Oet. O ‘Jul. 1958 件 30 20 10 Jaη 1966 o Apr. 1965 Q 4 Ja明 1966 , Oct,、 Ju1:川咋心~止
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Fig.6~6 Fig.6~8Fig. 6. Variation of height (m) and quantity (Q)of volcanic smoke, and.-max. double amplitude (μ)of volcanic tremor, observed at the Asosan Weather Station.
(1965~66 .year,μis max~ amplitude, observed at the' observation point of 0.7 km W of .the active crater, by _ the erectromagnetic seismograph)
Large印ot (mark: e) isgr~at explosion.
Small spot (mark:・ is'slight explosion or ash.fall. Large sircle (mark: 0) is monthly mean value.~
-86 験 震 時 報 第32巻 3,4号 i-)
1
9
5
1
年6
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約1か月前から増加し始め, 増加途中に爆発. " 量:爆発の約 3か月前から増加し始め, 増加途中に爆発. 微動の振幅:爆発の約1か月前から増大し始め, 増大途中に爆発. そ のr 他:大爆発の2
.
5
か月前から降灰現象が 始まった. ii,...,iv)1
9
5
3
年4
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約0
.
5
か 月 前 か ら 増 加 し 始 め,最高に達したときに爆発. " 量:爆発の約3か月前から増加し始め, 増加途中に爆発. 微動、の振幅:爆発の約I
か月前から増大し始め, 増大途中に爆発. そ の 他 :3日間に 3回の大爆発が続いて起こ った. v )1
9
5
5
年7
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約1か月前から減少.爆発後 増加. " 量:爆発の約 5か月前から増加.増加途 中に爆発. 微動の振幅:爆発と同時に増大. vi)1
9
5
7
年1
2
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約2か月前から増加し始め, 増加途中に爆発. " 量:爆発の約3か月前からやや増加し始 め,爆発時に最多. 微動の振幅:爆発の約0
.
5
か 月 前 か ら 増 大 し 始 め,増大途中に爆発. そ の 他:爆発の約1か月前から降灰現象が始 まった. vii)1
9
5
8
年6
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約1か月前から増加し始め, 爆発後短時間で、平常に復す. " 量:爆発とほとんど同時に増加.短時間 で平常に復す. 微動の振幅:爆発とほとんど同時に増大.短時間 で平常に復す. viii)1
9
5
8
年1
0
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約0
.
5
か月前から減少.爆発 後増加. 1か月後減少を始める. " 量:爆発の約 1か月前から増加. 1か月 後減少を始める. 微動の振幅:爆発の約0
.
5
か月前から増大し始-め,増大途中に爆発. そ の 他:爆発後の降灰現象期間が短か勺た. ix)1
9
6
3
年4月の大爆発 噴煙の高さ:平常時とほとんど変わらず. " 量:爆発の約3か月前から増加し始め, 爆発の約1か月前が最多.減少途中: に爆発. 微動の振幅:爆発時に最大.爆発前後は平常時と 同じ. x)1
9
6
3
年7
月の大爆発 噴煙の高さ:平常時とほとんど変わらず. " 量:爆発の約3か月前から増加し始め, 爆発の約0
.
5
か月前が最多.減少途 中に爆発. 微動の振幅:爆発時に最大,爆発前後は平常時と 同じ. そ の 他:爆発後,ほとんど降灰現象がなかっa た. xi)1
9
6
3
年11月の大爆発 噴煙の高さ:爆発の約0
.
5
か月前から増加-し始・ め,最高時に爆発. " 量:爆発の約1か月前からやや増加し始 め,爆発時に最多. 微動の振幅:爆発時に最大.爆発前後は平常時と 同じ. そ の他:爆発後の降灰現象がなかった.1
9
6
3
年中に起こった3
回の大爆発を比較す一 ると,噴煙量の極大時から爆発時期までの山 時間差は,後に起こった爆発ほど短くなう た. xii)1
9
6
5
年1
0
月の大爆発 噴煙の高さ:爆発と同時に増加. " 量;爆発の約1か月前から増加. 微動の振幅:爆発と同時に増大. そ の他:爆発後の降灰現象期間が短かった. ,xiii)1
9
6
1
",6
2
年の活動 8-噴煙現象の統計(第2報)←ー田中 噴煙の高さ,量には顕著な変動はなかった が,微動が増大した.大爆発はなく,降灰 現象が長く続いた.、 以上に述べた大爆発前後の事象を総合すると,大 爆発の起こる時期の噴煙現象は次の3つの場合に大 別される. 1) 噴煙活動が上昇過程中に大爆発が起こる. 2) " 3) " 起こる. また,上記の10回の大爆発について,それらの前 兆現象がどのくらい前から始まったかについて整理 すると の最盛期に大爆発が起こる. が最盛期を過ぎて間もなく大爆発が 噴煙の高さに変化が現われた回数は 大爆発の2か月前から増加…1回 " 1 " ・・・2 回 │
" 0
.
5
"
〆 ・・・2
回)1
0
回中7
回 " 1 " 減 少 … 1回│" 0
.
5
" "
・・・ 1 回 噴煙の量に変化が現われた回数は 大爆発の5か月前から増加…1回、 " 3 " ・・・4回!
~1
0
田中9回" 2
"
・・・1
回l
" 1 " ・・・3回' 徴動の振幅に変化が現われた回数は 大爆発の1か月前から増大…2回)↓1
0
回中 4回" 0
.
5
" …
2
回) となり,噴煙現象には大爆発の前兆が現われやすい ことを示している.なお,噴火活動の程度と爆発の 時期との関係は明らかでない. 87 て大きく左右されるものと思われる.Fig.7
から,噴石の水平最大到達距離zおよび山 腹の傾斜面t
を求めて,各爆発の噴石の初速度Uを 計算した.すなわち, 一 郎 一 十 抑一
Z一 +
一g
一1/
﹀
U (16) (g:重力の加速度〉 から求めたUをTable2
に示した. また,噴石の水平最大到達距離 x(m)と爆発地震 の最大振幅A(
μ〉とは x=15A (A=、
/1V
f
2
N+M2
E) (17) で表わされることがわかった. これは地震計の最大 振幅から噴出物の飛散状態を知る目安として都合の よい式である. 噴石の初速度は爆発時の噴煙の火口における噴出 速度にほぼ等しいと考えられるので,Table 2
ーにあ げた大爆発時の噴煙がどのくらいの高さに昇ったか を推定してみる. 爆 発 噴 煙 の 高 さ ん は , あ る 定 点 ( 高 さ ん 〉 で 観 測した煙の速度 Voに比例しhl"=~ho
Vl (18) で、表わされる10)11) 噴煙の高さんは,水平方向の風速 Vl(便宜上地 '上η
平均風速を用いる〉と等しくなる所まで上昇す るものとし ,Voはh
o
が火口底から100m
の高さにお ける値であると仮定する.こうした計算値はあくま でも参考程度のものであるが,合わせてTable2
に 示した.Table 2
の爆発は,多くは夜間であったり,S
4
.
阿蘇山の噴石分布と噴煙の高さ 悪天候の時であったため,爆発時の煙の高さは観測1
9
5
1
'
"
'
-
'
り
5
年に阿蘇山で起こった大爆発による噴石 で、きなかった. そこで,Table
2
v
こは爆発後3
日以 の分布をFig.7
に示した. 内に観測した最高噴煙を記入して,計算値と比較し 噴石の飛散方向は爆発ごとに異なるが,これらは た.一般に,大きな爆発後の噴煙ほど高く昇ってい L 、ずれも中岳第 1火口の爆発によるものである.飛 る傾向がみられる. 散方向の違いは,爆発したときの火孔のむきによっ 9-88 験 震 ! 時 報 第 32巻 3,4号
2
Fig.7~1 Distritution of volcanic bombs by the great explosion ofthe Volcano Aso, during the period frOm 1951.to 1965. Survey by the Asosan Weather Station.
- 10ー
噴煙現象の統計(第2報)一一田中
2
Fig.7~2 Distrbution of volcanic bombs by the great explosion of the Volcano Aso, duririg the periud from 1951 to 1965. Survey by the Asosan Weather Station.
-11ー
90 験 震 時 報 第 32巻 3; 4号
Table 2 Great explosionsof the Volcano Aso, during the period frorri 1951 to 1965.
Explosion earthquake Main 乱1ax. airival 1nitial Height ovolcafnic smoke Date Max. amplifude
15emc
direction of
distance of velosity of
ω
…│…
distributed
ME intensity cinder flying bombs flying bombs value value 8 μ μ Jun. 1,1951 O S Apr.27,1953 39 E S W " 28, " 3 I N " 29, " 21 E 千 NE JuL 25,1955 33
一
E N Dec. 4,1957 18 30 O S J un. 24,-1958 57 49 E S W Oct. 13,1958 14 13 O SW Apr. 21; 1963 13 11 O NE Ju1. 23,1963 11 8 、 O Nov. 17,1963 19 19 O Oct. 31,1965 30 30 H /S
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.
むすび 火山活動と噴煙現象とは密接な関係があり,噴煙 を常時観測することは火山活動監視上犬変有効なこ とである.現在こうした観測がきるのほ日本では気 象官署だけであり,たゆまぬ観測がやがて噴火予知 に結びつくものであることを痛感してやまない. 参 考 文 献 1) 田中康裕:噴煙現象の統計、(第1報), 験震時報32 (1968) 37-50. 2) 安井豊:桜島の噴煙 (1),研究時報 9 (1957) 209-215. 3) 中央気象台(気象庁地震月報 (1956~1960). N W S m misec 80n0 1 ロ1 200 40 1200 800 85 1700 200 ¥40 800 500 70 1400 700 80 1600 1200 550 70 1400 800 1100 95 1900 700 400 60 1200 800 330 55 11CO 200 270 50 10CO 300 350 60 1200 700 600 75 1500 1100 4) 鹿抱島地方気象台:桜島火山活動推移(その 3),福 ,岡管区気象台要報13 (1957),125--127. 5) 鹿児島地方気象台:昭和31年印月以後の桜島火山の 活動,福岡管区気象台要報14 (1958) 148--172. 6) 気象庁:地震月報,火山報告(l 955~65).7) KenzδSassa: Volcanci Micro-Tremors -and'
Er:uption-Earthquakes, Memorirs of theCollege of Science 18 (1935) 255-295.
8) KenzδSassa : Micro-Seismetric Study on Erup-tion of the Volcano Aso, ,Memorirs of the
College of Science 19 (1936) 11-56. 9) 1)と同じ 10) 永田武・川野実・大林辰蔵.,桜島噴火に伴ふ鳴動及 ひ、噴煙,震研嚢報24(1946)201-206. 11) 佐久間修三:“乱れ"としてみた火山の煙,火山 2 集 1 (1957) 1-:--8: