Establishment of Precision of Calculation for Volcanic Crustal Deformation by FEM

火山における地殻変動を解釈する場合、半無限均質弾性体内の充分小さな球圧力源による地表面変位を表す山川（1955）による解析解など、非常に単純化された状況から導出された解析解が用いられている。しかしながら、現実の火山においては、地表面上に突出する火山地形の存在や、球形以外の圧力源形状、あるいは不均質な地下構造などのため、そのような解析解は厳密には成り立たない。そこで我々は、現実の火山における地殻変動の様子をより詳しく知るため、有限要素法（FEM）を用いて数値モデルを作成し、計算を進めている。その際、モデル領域の大きさや境界条件の設定などが火山性地殻変動の計算精度に影響を及ぼすことが予想される。そこで、本研究では、茂木-山川モデルをFEモデルで再現し、モデル領域の大きさや境界条件が火山性地殻変動の計算精度に及ぼす影響について定量的に評価した。その結果、以下のような知見が得られた。モデル領域を大きくするほど、FE解析結果は山川の解に近付き、火山性地殻変動の計算精度を高めることができる。しかしながら、モデル領域を大きくするほど一般に節点数が多くなり、計算時間が加速度的に増大することから、必要な計算精度が確保される範囲内でなるべく小さなモデル領域を設定するのが良い。境界条件については、計算精度の距離変化の様子が上下変位と水平変位で最も類似することから、モデル領域の底面と外周面を完全固定するのが最も良いと考えられる。モデル領域の深さ方向の大きさは上下変位の計算精度に、また、モデル領域の水平方向の大きさは水平変位の計算精度に大きな影響を及ぼす。