2020년 6월부터 8월까지 일본 도쿄 남쪽 940 km 해상에 위치한 니시노시마 화산이 분화하였다. 2020년 7월 말 발생한 분화로 인한 화산재와 화산가스 일부가 우리나라에 영향을 주었을 가능성이 있는 것으로 보도되었다. 본 연구에 서는 화산재 확산 수치모의 프로그램인 Ash3D를 이용하여 현지시각 2 02 0년 7월 2 8일 0시에 화산폭발지수 3의 분화가 발생한 것으로 설정하고 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과, 화산재가 니시노시마 인근에서 동풍을 타고 7월 30일 새벽 오키나와에 도달한 이후 남풍을 타고 북상하여 8월 1일 제주도에 상륙하고 시계방향으로 회전하듯이 이동하면서 8월 2일에는 남부지방에 영향을 주는 것으로 나타났다. 실제 측정된 PM10 미세먼지농도는 제주도 고산기상관측소에서 8월 1일부터, 부산 구덕산기상관측소에서는 8월 2일부터 상승한 것으로 나타나 니시노시마 화산 분화가 제주도 및 남 부지방의 미세먼지 수치에 영향을 준 것으로 보인다.

지구 상에서 최초로 화산 분화와 화산재해에 대한 역사기록인 ‘플리니 편지’를 고찰하여 베수비오 화산의 서기 79년 분화에서는 어떠한 분화 양상을 보였는지 분석하였다. 8월 24일 오전 1시에 시작된 분화는 이틀동안 지속되었고 다량의 화산재와 부석이 분출되었으며, 바람에 따라 이동하여 인근 도시들에 떨어졌다. 그 외에도 화산 측면을 따라 빠 른 속도로 화성쇄설류(또는 화쇄난류)가 흘렸으며, 분화와 동반된 여러 차례의 지진과 쓰나미 등의 여러 현상들도 발생 하였다. 이로 인해 베수비오 화산 인근에 위치한 도시들은 화산재와 화성쇄설류에 의해 묻혀 매몰되었다. 이에 대한 피 해 범위를 폼페이, 헤르쿨라네움, 스타비아에, 오플론티스를 대상으로 선정하여 선행연구를 수집·분석하여 조사하였다. 각 지역별로 베수비오 화산과의 거리와 위치에 따라 차이가 나는 퇴적 층서와 층후를 보이고 있으며, 퇴적층 안에서는 당시 분화에 의해 사망한 주민들의 유골도 발견되었다. 현재까지 발견된 유골은 폼페이에서 1,150구, 헤르쿨라네움 306구, 스타비아에 111구, 오플론티스 54구이며, 분화로 인해 사망한 사람의 수가 정확하게 알려지지 않았다. 플리니의 편 지의 상세한 분화 현상 기술로 인해 서기 79년 베수비오 화산 분화 양상을 보이는 분화를 플리니의 이름에서 착안하여 플리니안 분화라고 명명되어 새로운 분화유형으로 정의되었다.

We investigate ow and magnetic structure of a solar prominence with a focus on how the magnetic eld originally determined by subsurface dynamics gives rise to the structure. We perform a magnetohydrodynamic simulation that reproduces the self-consistent evolution of a ow and the magnetic eld passing freely through the solar surface. By analyzing Lagrangian displacements of magnetized plasma elements, we demonstrate the ow structure that is naturally incorporated to the magnetic structure of the prominence formed via dynamic interaction between the ow and the magnetic eld. Our results explain a diverging ow on a U-loop, a counterclockwise downdraft along a rotating eld line, acceleration and deceleration of a down ow along an S-loop, and partial emergence of a W-loop, which may play key roles in determining structural properties of the prominence.

In this study, we present geometrical and kinematical analysis of Moreton wave observed in 2012 June 3rd and July 6th, recorded in H-α images of Global Oscillation Network Group (GONG) archive. These large-scale waves exhibit different features compared to each other. The observed wave of June 3rd has angular span of about 70◦ with a diffuse wave front associated to NOAA active region 11496. It was found that the propagating speed of the wave at 17:53 UT is about 93180 km/s. The broadness nature of this Moreton wave can be interpreted as the vertical extension of the wave over the chromosphere. On the other hand, the wave of July 6th associated with X1.1 class are that occurred at 23:01 UT in AR NOAA11515. From the kinematical analysis, the wave propagated with the initial velocity of about 994 ± 70 km/s which is in agreement with the speed of coronal shock derived from type II radio burst, v ~ 1100 km/s. These two identified waves add the inventory of the large-scale waves observed in 24th Solar Cycle.

화산재의 확산 특성을 분석하고, 침적량의 예측 가능성을 평가하기 위하여, 2011년 1월26일 분화가 시작된 일본 기리시마 화산을 대상으로 WRF와 확산모형 FLEXPART를 이용한 수치모의실험을 실시하였다. 지상 1 km 이하 대기경계층내의 화산재 확산 특성은 26일 방출된 입자의 경우 주풍을 따라 집중되는 경향을 보이지만, 27일 방출된 화산재는 큐슈남부에 발달한 고기압의 영향으로 기리시마 만까지 확산된다. 겨울철의 강한 시베리아 기단이 발달한 26일의 경우, 기리시마 화산 풍하측에 위치한 미야기 현 중앙 산악 후면의 좁은 영역에서 집중적으로 침적이 이루어진다. 또한 분화 지역 주변의 국지적인 고기압의 발달은 화산재의 수평 확산을 증대시키는 역할을 한다. 침적량의 분포는 정량적인 측면에서 실제 화산 분출에 따른 영향과 매우 유사한 경향성을 보이고, 제시한 수치모의실험은 화산재의 이동 및 침적량 예측 및 산정에 적절하다고 판단된다.

백두산은 역사시대에 다수의 분화 기록이 있으며, 2002년도에 불안정한 전조를 나타내었다. 지질조사 결과 백두산에서는 플리니안 분화로 인하여 강하화산재 발생 후 분연주의 붕괴로 화쇄류가 발생한 것이 인지되므로, 특정 분화구로부터 소규모 분화에 의한 화쇄류의 영향 범위에 대하여 시뮬레이션 하였다. 화산폭발지수(VEI) 3 이하의 분화가 발생하여 분연주의 붕괴에 의하여 화쇄류가 발생하면 칼데라 외륜산으로부터 백두산 사면을 따라 최대 7 km까지 영향을 미칠 것으로 해석되었으며, 칼데라 내의 분화구에 의한 분연주 발생 시 대부분이 칼데라 내부에 퇴적되거나, 흘러넘칠 경우에는 주로 북쪽 이도백하 상류 계곡에 두껍게 퇴적될 것으로 파악된다.

최근 백두산의 재분화 문제가 하나의 중요한 지구과학적 문제로 부상하고 있다. 백두산과 같이 대규모 칼데라 호수를 갖고 있는 화산의 폭발은 단순히 화산분출뿐만 아니라 칼테라 호수에 저장된 물의 유출로 인해 큰 재해를 유발할 수 있어 연구가 필요하다. 대형 화산성 홍수는 모든 종류의 인공 구조물을 파괴할 수 있는 에너지를 가지고 있고, 유속이 100 km hr-1에 달하며, 도달거리가 수 백 km까지 이르기 때문에 치명적인 피해를 가져올 수 있다. 연구의 최종목표는 백두산의 지질과 지반 조건에서 분화 시 예상되는 화산성 홍수의 피해를 예측하는 것이다. 하나의 사전 연구로서 백두산 화산이 분출되면서 천지에 저장된 물이 방류될 경우를 가정한 유량곡선 시나리오에 근거하여 수치해석을 실시하였다. 각각의 시나리오 별(림 붕괴, 단순융기, 림 붕괴와 융기의 조합, 강우형성 등)로 시간의 함수로서 유량변화를 이끌어내기 위해 선행 연구를 바탕으로 백두산 천지 유출 모형을 전개하였다. 천지에서 마그마 융기와 림 붕괴가 동시에 발생하면 최고 유량이 25,000 m3s-1에 이르러 백두산 천지의 화산홍수가 주변 지역에 심각한 자연재해를 가져올 수 있는 것으로 보인다. 이 연구에서는 저수지의 물이 방류되는 순간유량곡선에 치중하였으며 천지 유량 방출 후 하류 하천 하도 추적은 다루지 않았다.

백두산 분화의 분출물은 북쪽으로 송화강, 동쪽과 서쪽으로 두만강과 압록강 하구에서 발견되고 있다. 즉 화쇄류, 화산이류, 화산성홍수와 같이 흐름에 수반된 화산물질의 영향범위는 천지를 중심으로 반경 400 km의 범위까지 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그러나 약 1,000년 전 분화 때와는 달리 천지칼데라호의 20억 톤보다 저수량이 큰 담수저장시설이 건설되어 화산분화 시 예상되는 유체의 흐름은 직간접적으로 인공적인 구조물의 영향을 받게 된다. 이 연구는 백두산 화산분화 시 예상되는 화쇄류, 화산이류, 화산성홍수의 수치해석 및 지형자료 분석을 통해 유체의 흐름방향을 산정하고 백두산 일원의 댐과 인공호수의 저수용량에 따른 화쇄류, 화산이류, 화산성홍수의 피해범위를 파악하였다. 분출 초기에 급경사를 따라 이동하는 화쇄류는 산지의 경사면을 따라 이동하여 평탄지까지 영향을 미치며, 천지호의 유출에 의한 화산이류는 주요 하천까지 도달할 수 있다. 화산성홍수의 경우 현존하는 인공적인 담수 저장시설물들로 인하여 천지칼데라호의 담수 유출에 의한 피해 범위는 과거에 비하여 매우 제한적인 범위에 영향을 미칠 것으로 판단된다.