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目次

火山現象のモデリング

火山現象のモデリング

  • 小屋口 剛博(著)
  • はじめに
    • 0.1 モデリングとは
    • 0.2 火山の描像のまとめ
    • 0.3 本書の構成
  • 第1章 火山噴火に関する予備知識
    • 1.1 噴火タイプの定性的分類
    • 1.2 噴火の規模
    • 1.3 噴火の規模以外の尺度
    • 1.4 噴火の規摸と時間スケールの関係
    • 1.5 噴火のエネルギー
    • 1.6 まとめ
  • 第2章 火山に関する予備知識
    • 2.1 火山とは
    • 2.2 火山の時間的進化
    • 2.3 マグマ溜りの描像
    • 2.4 火山現象の時空スケールに関するまとめ
  • 第3章 マグマの性質に関する予備知識
    • 3.1 マントル・地殻の化学組成とマグマの化学組成
    • 3.2 多成分系物質の溶融と結晶化
    • 3.3 マグマの発生を支配する熱力学的パラメータ
    • 3.4 メルトの物性
    • 3.5 固液混合物の性質
    • 3.6 気液混合物の性質
    • 3.7 まとめ
  • 第4章 浮力によるマグマ及びマントルの上昇
    • 4.1 アルキメデスの原理と浮力による流体運動
    • 4.2 ダイアピルの運動における力のバランス
    • 4.3 レーリー・テーラー不安定
    • 4.4 まとめ:「浮力によるマグマの上昇」の全体像
  • 第5章 浸透流によるメルトの集積
    • 5.1 物理的エッセンス
    • 5.2 数学的定式化
    • 5.3 解の性質:1次元問題を例にして
    • 5.4 地球科学的応用
    • 5.5 まとめ
  • 第6章 岩脈中のマグマの上昇
    • 6.1 準備:亀裂を含む2次元弾性体静力学の基礎
    • 6.2 亀裂成長の物理とその数学的定式化
    • 6.3 岩脈中のマグマの上昇を支配する力のバランス
    • 6.4 より直感的な理解と地球科学的応用
    • 6.5 まとめ
  • 第7章 発泡後のマグマの上昇
    • 7.1 発泡後のマグマの上昇の概要
    • 7.2 理想気体の圧縮性流体力学の基礎
    • 7.3 理想気体の典型的な流れ
    • 7.4 気液二相マグマへの応用
    • 7.5 まとめと今後の課題
  • 第8章 力学系としての火道流モデル
    • 8.1 力学系と安定性解析の基礎
    • 8.2 力学系としてのマグマ供給系
    • 8.3 火道上昇モデルと噴火タイプの多様性
    • 8.4 まとめ:噴火タイプの遷移モデルに向けて
  • 第9章 マグマ溜り及びその周辺の熱輸送
    • 9.1 伝導による熱輸送
    • 9.2 熱対流の発生(線形安定性解析)
    • 9.3 対流による熱輸送
    • 9.4 熱輸送に対する移動境界の影響
    • 9.5 熱輸送の観点から見たマグマ溜りの描像
    • 9.6 まとめ
  • 第10章 マグマ溜り中の二重拡散対流とマグマの分化
    • 10.1 二重拡散対流の物理的エッセンス
    • 10.2 二重拡散対流の線形安定性解析
    • 10.3 マグマ溜りにおける結晶化・溶融に伴う熱物質移動
    • 10.4 地球科学的応用
    • 10.5 まとめ
  • 第11章 マグマの供給・噴出とマグマ混合
    • 11.1 アナログ流体実験による解析法の考え方
    • 11.2 マグマ混合の物理過程
    • 11.3 地球科学的応用
    • 11.4 まとめ:新しい「マグマ溜りの描像」に向けて
  • 第12章 噴煙のダイナミックス
    • 12.1 噴煙のダイナミックスの基礎知識
    • 12.2 噴煙のダイナミックスの次元解析
    • 12.3 1次元噴煙モデル
    • 12.4 多次元非定常噴煙モデルと乱流混合過程
    • 12.5 噴煙のダイナミックスを支配するその他の要因
    • 12.6 まとめ
  • 第13章 その他の噴火現象
    • 13.1 爆発現象の次元解析と相似解による解法
    • 13.2 火砕流の運動に関する次元解析と相似解
    • 13.3 傘型噴煙の運動に関する次元解析
    • 13.4 溶岩流の流動に関する次元解析
    • 13.5 まとめと補足事項
  • 第14章 火山現象における堆積作用
    • 14.1 単一粒子の流体中での挙動の概要
    • 14.2 粒子群の巨視的挙動
    • 14.3 粒子群の巨視的挙動に関連する代表的物理過程
    • 14.4 堆積作用の素過程と堆積構造
    • 14.5 火砕堆積物とダイナミックスの関係
    • 14.6 まとめ:堆積作用に関連する素過程の時間スケール
  • 後書きにかえて:現象の再現性とモデルの実証可能性
    • 実証的モデル化が可能な現象の数理的性質
    • 火山現象のモデリングが目指す方向
  • 付録A 流体力学の基礎方程式の導出
    • A.1 表記上の注意
    • A.2 質量保存の式
    • A.3 運動量保存の式と力の釣り合い
    • A.4 力学的構成方程式
    • A.5 エネルギー保存の式
    • A.6 非圧縮性粘性流体の基礎方程式と力学的相似則
  • 付録B 弾性体と粘弾性体の力学的構成方程式
    • B.1 等方弾性体の構成方程式
    • B.2 粘弾性体の構成方程式
  • 付録C 次元解析
  • 付録D 安定性解析に関する補足
    • D.1 変数分離を用いた線形偏微分方程式の解法の復習
    • D.2 安定性解析への応用
    • D.3 補足:多変数力学系の解の分岐
  • 付録E 圧密・浸透流の方程式からKdV方程式の導出
  • 付録F 主な記号・変数・無次元数の一覧
    • F.1 記号・変数等
    • F.2 頻出する下付添字,上付添字の意味
    • F.3 主な無次元数
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