[화산] '후지산 분화'의 '엄청난 충격'…엄습해하는 '용암류', 어떻게 피할 수 있을까?

[お持て成し]

'후지산 분화'의 '엄청난 충격'…엄습해오는 '용암류', 어떻게 피할 수 있을까? / 8/15(화) / 현대 비즈니스

전반부에서는 용암류를 예측하기 위해, 유로 시뮬레이션을 투영한 '해저드 맵'과 보다 알기 쉽게 만든 '용암류 가능성 맵'을 소개했습니다. 그러나 지도상에 기록된 교통망, 특히 후지산 남쪽으로 달리는 토카이도 신칸센과 도메이 고속도로 등의 대동맥이 끊어지는 것을 깨닫지 않을 수 없습니다.

이번에는 용암의 유로 자체를 바꿔 버리려는 노력의 예를 소개하겠습니다. 용암의 흐름을 바꾸는 노력은 무려 후지산에서도 용암의 유로를 상정해 훈련이 이루어지고 있었습니다! 계속해서 『후지산 분화와 난카이 트로프』의 저자이자 교토대학 명예교수 가마타 히로키 씨의 해설로 보내드립니다.

◎ 17세기에는 시도되었던 '용암류 제어'

용암류 해저드맵을 보고 많은 사람들이 궁금해하는 것은 용암이 남쪽으로 내려갈 경우 터토카이도 신칸센이나 도메이 고속도로가 끊어질 가능성이 있다는 점이다. 국가의 위기 격인 이 사태를 피할 수는 없는 것일까. 그 방안을 생각하기 위해서는 용암류 제어에 성공한 이탈리아 에트나 화산의 예가 도움이 된다.

에트나 화산에서는 옛날에는 1669년 분화로 용암류가 진행되는 방향을 바꾼 적이 있다. 이 분화로 용암이 시칠리아 섬 제2의 도시 카타니아 방향으로 흘러 내려갔을 때 시민들은 대규모 도랑을 파고 파르테노라는 마을 쪽으로 유로를 바꾸려 했던 것이다.

이 때문에 파르테노 시민들은 분노해 카탈루냐 시민들과 분쟁을 빚었다. 결국 대량 유출된 용암류는 카탈루냐 방향으로 흘러내려 3000명이 넘는 희생자가 발생했다. 역사상 매우 유명한 화산재해이다.

시대가 흐르면서 1983년에 일어난 에트나 화산 폭발에서는 로프웨이의 발착장과 레스토랑이 용암류에 의해 매몰되는 사태가 발생했다. 그 하류에는 니콜로지 등의 에트나 산록 시가지가 있었다. 이때 용암이 흘러온 초기에 식어 굳어진 천연 용암 제방을 파괴해 용암류가 나아가는 방향을 바꾸자는 아이디어가 나왔다.

용암제방 측면 절벽에 여러 개의 다이너마이트를 걸어 용암류 본류에서 옆으로 돌리려는 것이다. 본류 우안쪽으로 2m 정도 깊이로 도랑을 파 과거 분화로 생긴 분화구로 용암을 유도하려 했으나 이는 별 효과가 없었다.

1991~93년 473일간 이어진 에트나 화산 폭발 때도 비슷한 시도가 이뤄졌다.

◎ 육군 병사와 소방관이 단결하여 제방을 쌓다

이 분화로 총 2억 5000만㎥ 이상의 용암이 초당 6㎥꼴로 7㎢의 땅을 뒤덮었고 용암류는 에트나 화산 남동쪽 사페라나 마을을 향해 흘러갔다. 특히 1992년 1월에는 두께가 10m나 되는 용암이 갈라진 분화구에서 5.5km를 흘러내렸다. 반면 육군과 소방관들이 길이 234m, 높이 21m의 장벽을 세운 것이다.

그러나 용암류는 장벽의 기초 부분에 이르자 한 달여 만에 마침내 장벽을 넘고 말았다. 급경사면에서 용암은 가속화되어 사페라나 주민 7000명을 위협했다. 이윽고 용암류는 마지막 장벽을 넘어 사페라나에서 떨어진 두 채의 집을 파괴하고 과수원을 덮쳤다.

화산학자의 고안으로 다른 방법이 시도되었다. 용암이 만든 둑 윗부분을 하늘에서 폭탄을 투하해 부수고 용암을 인공 측도랑으로 흘려보내자는 것이다.

먼저 용암류의 본류인 용암터널에 커다란 용암덩어리를 던져 넣어 흐름을 막았다. 용암터널이란 지하를 뜨거운 용암이 흘러내리는 터널 형태의 통로로 수 킬로미터나 하류로 용암을 운반하는 역할을 한다. 게다가 콘크리트의 거대한 덩어리를 용암의 흐름을 막기 위해 투하했지만 그 효과는 결정적이지 않았다.

그러나 마침내 7t의 폭약으로 용암을 토막내는 데 성공했다. 흐름은 다른 진로를 취하게 되었다. 수많은 시행착오가 마침내 결실을 맺으면서 용암은 마을 바로 앞 계곡에 퇴적되어 사페라나는 파괴를 면한 것이다.

◎ 조건에 따라 용암의 흐름을 바꿀 수 있다

일반적으로 용암류 유출로는 진행되는 첫머리를 막기 어렵다. 그러나 이와 같이 조건이 갖추어지면 흐름을 다른 유로로 돌리는 것은 가능하다.

용암류의 유로는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 상당히 정확하게 모델링할 수 있다. 점성과 지형의 효과를 파라미터로 선택해 예상하는데, 가령 미야케 섬 1983년 분화 용암류에서는 계산 모델과 실례가 상당히 잘 일치했다. 덧붙여서 하와이 섬의 마우나로아 화산이나 키라웨어 화산의 해저드 맵에도 용암이 흘러들 위험성이 높은 지역이 이 기법을 이용해 그려져 있다(미야케 섬 분화의 예는 졸저 『화산 분화』에도 상술했다).

폭탄을 투하해 용암류의 방향을 바꾸는 시도는 하와이 마우나로아 화산에서도 이뤄져 왔다. 1935년 히로시를 향해 흘러나온 용암류에 대해 공군기에서 대량의 폭탄을 투하해 유로를 바꾸려 했던 것이다. 그 결과 용암류 터널을 파괴할 수는 있었지만 기대했던 효과는 거두지 못했다.

폭약을 사용할 경우에는 용암류의 흐름을 직접 바꾸는 것보다 화구 옆에 생긴 화쇄구를 파괴하는 것이 효과가 있다는 생각도 있다. 화쇄구는 스코리아(이산화규소가 적은 거무스름한 경석)나 화산재가 내려 쌓여 원추 모양의 작은 산을 만든 것이다.

가령 1942년 마우나로아 화산의 분화에서는 분출원에 있던 화쇄구가 자연스럽게 무너지면서 운 좋게도 흘러내리는 방향이 변화하였다. 인위적인 방법으로 용암의 흐름 자체를 통제하려 해도 직접적인 효과는 나타나지 않는 경우가 많다. 오히려 에트나 화산의 오래된 예처럼 지상에서 도입로를 파고 방향을 바꾸는 것이 효과적이라고도 생각된다.

◎ 후지산(富士山)에서도 도랑을 파는 훈련이 이루어지고 있었다!
　

후지산에서도 용암이 민가나 밭으로 흘러드는 것을 막기 위해 도랑을 파고 유로를 바꾸는 방안이 검토되고 있다. 실제로 야마나시 현에서는 자위대가 산록에 도랑을 파 용암이 흐르는 방향을 바꾸는 방재 훈련이 이루어지고 있다.

또 후지산 용암류에 대해서는 3차원 해저드맵도 만들어져 있다.

후지산 산 정상 분화구에서의 분화 등 54개의 경우를 상정해 산 정상으로부터 반경 20km 범위에서 구체적인 피해 상황을 입체적인 동영상으로 나타낸 것이다.

2차원에서는 상상하기 어려운 광범위한 재난을 보다 실감나게 인식할 수 있도록 고안돼 있어 예를 들어 흘러나온 용암이 최대 45일간의 시간 경과로 어느 지역까지 도달하는지 동영상으로 볼 수 있다.

연재기사 <<용암류> 과연 어디까지 도달할지…'후지산이 분화했을 때의 '충격적인 피해 규모'>에서는 후지산 분화 시 용암류에 대해 자세히 설명합니다.

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후지산 분화와 난카이 트로프--바다가 흔드는 육지 마그마
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카마타 히로키(교토대학 명예교수)

https://news.yahoo.co.jp/articles/f1bc00fe61a40ea41f3c1388fed815c8388677bc?page=1 

「富士山噴火」の「すさまじい衝撃」…襲い来る「溶岩流」、どう逃れる？（現代ビジネス） -

「富士山噴火」の「すさまじい衝撃」…襲い来る「溶岩流」、どう逃れる？
8/15(火) 7:03配信


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現代ビジネス
写真提供: 現代ビジネス

　前半では、溶岩流を予測すべく、流路シミュレーションを投影した「ハザードマップ」と、よりわかりやすくした「溶岩流の可能性マップ」をご紹介しました。しかし、マップ上に書き込まれた交通網、ことに富士山南側に走る東海道新幹線や東名高速道路などの大動脈が寸断されてしまうことに、気づかざるをえません。

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　今回は、溶岩の流路そのものを変えてしまおうという取り組みの例をご紹介します。溶岩の流れを変える取り組みは、なんと、富士山でも溶岩の流路を想定し、訓練が行われていました！　引きつつづき、『富士山噴火と南海トラフ』の著者で、京都大学名誉教授の鎌田 浩毅さんの解説でお送りします。

17世紀には試みられていた「溶岩流の制御」
1669年のエトナ火山噴火時の様子を描いた絵　photo by gettyimages

　溶岩流のハザードマップを見て多くの人が気になるのは、溶岩が南へ下った場合、東海道新幹線や東名高速道路が寸断されてしまう可能性があることだろう。国家の危機ともいえるこの事態を、避けることはできないのだろうか。その方策を考えるためには、溶岩流の制御に成功したイタリアのエトナ火山の例が役に立つ。

　エトナ火山では、古くは1669年の噴火で、溶岩流の進む方向を変えたことがある。この噴火で溶岩がシチリア島第二の都市カターニアの方向へと流れ下っていったとき、市民たちは大がかりな溝を掘って、パルテノという町の方角へ流路を変えようとしたのである。

　このため、パルテノの市民たちは怒って、カターニア市民とのあいだで紛争となった。結局、大量に流出した溶岩流はカターニアの方向へと流れ下り、3000人を超す犠牲者が出た。歴史上たいへん有名な火山災害である。

　時代が下り、1983年に起きたエトナ火山の噴火では、ロープウェーの発着場やレストランが溶岩流によって埋没するという事態が発生した。その下流にはニコロージなどの、エトナ山麓の市街地があった。このとき、溶岩が流れてきた初期に冷えて固まった天然の「溶岩堤防」を破壊して、溶岩流の進む向きを変更するというアイデアが考えだされた。

　溶岩堤防の側面の崖に何本ものダイナマイトをしかけて、溶岩流の本流から横へそらそうというのである。本流の右岸側に2メートルほどの深さで溝を掘り、過去の噴火で生じた火口へ溶岩を誘導しようとしたのだが、これはあまりうまくいかなかった。

　1991～93年にかけて473日間も続いたエトナ火山の噴火の際にも、同様の試みがなされた。

陸軍兵士と消防士が団結して堤防を築く
イタリア陸軍の兵士も築堤に活躍　photo by gettyimages

　この噴火では総計2億5000万立方メートル以上の溶岩が、毎秒6立方メートルの割合で7平方キロメートルの地面を覆い、溶岩流はエトナ火山の南東にあるザフェラーナの町へ向けて流れていった。とりわけ1992年1月には、厚さ10メートルもの溶岩が、割れ目火口から5.5キロメートルを流れ下った。それに対し陸軍と消防士たちが、長さ234メートル、高さ21メートルの障壁を築いたのである。

　しかし、溶岩流は障壁の基礎部分に達すると、1ヵ月ほどでついに障壁を越えてしまった。急斜面で溶岩は加速し、ザフェラーナの住民7000人を脅かした。やがて溶岩流は最後の障壁を乗り越え、ザフェラーナから離れた2軒の家を破壊し、さらに果樹園を覆った。

　火山学者の考案により、別の方法が試みられた。溶岩がつくった土手の上部を空から爆弾を投下して壊し、溶岩を人工の側溝へ流し込もうというのだ。

　まず、溶岩流の本流にある「溶岩トンネル」に大きな溶岩の塊を投げ入れて、流れをせき止めた。溶岩トンネルとは、地下を熱い溶岩が流れ下るトンネル状の通路のことで、何キロメートルも下流に溶岩を運ぶ役割をする。さらに、コンクリートの巨大な塊を、溶岩の流れをさえぎるために投下したが、その効果は決定的なものではなかった。

　しかし、ついに7トンの爆薬で、溶岩を寸断することに成功した。流れは別の進路をとるようになった。幾多の試行錯誤がようやく実り、溶岩は町の手前にある谷に堆積して、ザフェラーナは破壊を免れたのである。

条件次第で、溶岩の流れをそらすことは可能！
マウナロア火山の噴火口　photo by bgettyimages

　一般に、溶岩流の流出では、進行する突端をせき止めることは難しい。しかし、このように条件がそろえば、流れを別の流路にそらすことは可能である。

　溶岩流の流路は、コンピュータのシミュレーションにより、かなり正確にモデル化することができる。粘性と地形の効果をパラメータに選び予想するのだが、たとえば三宅島の1983年噴火の溶岩流では、計算モデルと実例がかなりよく一致していた。ちなみにハワイ島のマウナロア火山やキラウエア火山のハザードマップにも、溶岩が流れ込む危険性の高い地域がこの手法を用いて描かれている(三宅島噴火の例は拙著『火山噴火』にも詳述した)。

　爆弾を投下して溶岩流の方向を変える試みは、ハワイのマウナロア火山でも行われてきた。1935年にヒロ市に向けて流れ出した溶岩流に対して、空軍機から大量の爆弾を投下し流路を変えようとしたのだ。その結果、溶岩流のトンネルを破壊することはできたが、期待していた効果はあげられなかった。

　爆薬を用いる場合には、溶岩流の流れを直接変えるよりも、火口のそばにできた「火砕丘」を破壊するほうが効果があるという考えもある。火砕丘とは、スコリア(二酸化ケイ素の少ない黒っぽい軽石)や火山灰が降り積もって円錐状の小さな山をつくったものである。

　たとえば1942年のマウナロア火山の噴火では、噴出源にあった火砕丘が自然に崩れることによって、幸運にも流れ下る方向が変化した。人為的な方法で溶岩の流れ自体をコントロールしようとしても、直接的な効果は出ないことが多い。むしろエトナ火山の古い例のように、地上で導入路を掘って方向を変えるほうが有効とも考えられている。

富士山でも溝を掘る訓練が行われていた！
　富士山でも、溶岩が民家や畑へ流れ込むのを防ぐために、溝を掘って流路を変える方策が考えられている。実際に山梨県では自衛隊が山麓に溝を掘り、溶岩の流れる向きを変えるという防災訓練が行われている。

　また、富士山の溶岩流に対しては、三次元のハザードマップも作られている。

　富士山の山頂火口からの噴火など54のケースを想定し、山頂から半径20キロメートルの範囲で、具体的な被災状況を立体的な動画で示したものである。

　二次元ではイメージしにくい広範囲にわたる災害を、より実感的に認識できるように工夫されていて、たとえば流れ出した溶岩が最大45日間の時間経過でどの地域まで到達するかを、動画で見ることができる。

　さらに連載記事＜「溶岩流」果たしてどこまで到達するのか…「富士山が噴火した」ときの「衝撃的な被害規模」＞では、富士山噴火の際の溶岩流について詳しく解説します。

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富士山噴火と南海トラフ――海が揺さぶる陸のマグマ

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鎌田 浩毅（京都大学名誉教授）