日本列島域の地殻活動モニタリングシステムの高度化

平成20年度年次報告

課題番号：1413

（1）実施機関名：

　東京大学地震研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　日本列島域の地殻活動モニタリングシステムの高度化

サブテーマ1： GPSデータによる日本列島の歪・応力蓄積の空間分布とその時間変化のモニタリング手法の開発
サブテーマ2： 地震データによる日本列島域の地殻活動モニタリング手法の開発

（3）最も関連の深い建議の項目：

2．（2）ア．日本列島域

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（1）ア．日本列島及び周辺域のプレート運動
　1．（2）ア．プレート境界域における歪・応力集中機構
　1．（2）イ．内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構
　2．（1）イ．特定の地域
　2．（1）ウ．予測シミュレーションモデルの高度化
　2．（2）イ．東海地域

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成20年度実施計画の位置付け：

1.  GPSデータによる日本列島の歪・応力蓄積の空間分布とその時間変化のモニタリング手法の開発

・  5ヵ年の到達目標　　国土地理院GEONETデータを全データ取得し，GPS大学連合が取得するデータを併合して独自の精密測位解析を実施して稠密な地殻変動時系列データを得ると共に，歪の時空間変化を準リアルタイムモニタするシステムを開発する。また，応力逆解析手法を用いて日本列島の応力の空間分布とその時間変化をひずみと同様にリアルタイムモニタする手法を開発する。さらに，測地データインバージョンの解析手法を同システムに組み込み，プレート間固着やスローイベントの時空間変化を準リアルタイムに監視する地殻変動即時監視システムをテスト的に開発する。

・  平成20年度の計画の位置づけ　　前年度に引き続き，GEONETデータ解析の基本ツールによる解析を進める。GEONETの過去のデータに基づいて，日本列島の歪・応力の空間分布についての作図を行いつつその成因を論じる。また，ここで開発した手法について検討し，次期計画以降への手法の開発に向けた課題等を明らかにする．

2.  地震データによる日本列島域の地殻活動モニタリング手法の開発

・  5ヵ年の到達目標　　基盤的調査観測網や気象庁，大学等の地震波形データを用いた震源位置・メカニズム解などの自動処理解析システムの高度化の研究開発を進める．得られた波形情報と震源情報を用いて，プレート境界等で発生している繰り返し地震等の中規模地震を用いた地殻活動モニタリングシステムの研究開発を進める．広帯域地震計等を用いた長周期波動の自動検出システムの研究開発を進める．

・  平成20年度の計画の位置づけ　長周期波動の自動検出システム，プレート境界をターゲットとした応力蓄積解放モデルなどの研究を進展させる．また，全国的な共同研究を推進するために，地上回線を用いた地震データ流通システムを機能強化する．データ利用システムの大学等への普及を進める．

3.  共同研究の推進

　全国の大学，気象庁，防災科研，国土地理院などによる研究集会を随時開催し，取組むべき課題や手法について議論し共通の認識を深める．

（6）平成20年度実施計画の概要：

1.GPSデータによる日本列島の歪・応力蓄積の空間分布とその時間変化のモニタリング手法の開発

　前年度に引き続き，GEONETデータ解析の基本ツールによる解析を進める。GEONETの過去のデータに基づいて，日本列島の歪・応力の空間分布についての作図を行いつつその成因を論じる。また，ここで開発した手法について検討し，次期計画以降への手法の開発に向けた課題等を明らかにする．

2.  地震データによる日本列島域の地殻活動モニタリング手法の開発

　広帯域地震計データを用いた長周期波動の自動検出システムでは，対象とする領域を日本列島域に拡大して実証実験を進める．地震波形データ欠測時等にもメカニズム解を決定できるサブシステムの開発を進める．プレート境界をターゲットとしたモニタリング手法の開発では，地震のデータを用いた応力蓄積解放モデルの構築を進める．全国的な共同研究を推進するための基盤となる観測データ流通システムについては，最新技術を利用した高度化の研究を進める．

3.  共同研究の推進

　全国的な観測流通システムの高度化の研究については，全国の大学，気象庁，防災科研などとの共同研究を進める．平成20年度にはJGN2が終了してJGN2plusがスタートするので、それに向けたネットワークの接続変更や機能強化を進める。また，シュミレーション，モニタリング，データベースの相互の連携を研究集会などを開催して推進する。

（7）平成20年度成果の概要：

1．GPSデータによる日本列島の歪・応力蓄積の空間分布とその時間変化のモニタリング手法の開発前年度に引き続き，GEONETデータ解析の基本ツールによる解析を進め，精密単独測位解析である GIPSY PPP解を安定して高速に求められるようにシステムの向上を図った．さらに，本年度はPPP解のリアルタイム性を追求するために，日本GPSソリューション社と共同してシステムの構築をすすめた．また，さらなる測位精度向上に向け，事後残差を用いたGEONETデータの質の評価を行った．特にGEONETではアンテナを交換した後にいろいろな影響が出ることがある．特にアンテナの位相中心が衛星の高度と方位によって変動するいわゆるPhase Center Variation （PCV）の影響の評価が精度向上には重要であることが確かめられた．図1はその一例であり，古いタイプのアンテナ（左）から最新型のアンテナ（右）に変えた場合の事後残差を天球マッピングで見たものである．全体として色の薄い方が残差が小さい（すなわち精度が高い）．右側の新しいアンテナを用いた方が精度がよくなっていることが明らかである．また，マルチパスの影響もPCVに影響するため，今後はアンテナのタイプごとだけでなく観測点毎にPCVを与えることが精度向上には必要と考えられる．この評価は今迄蓄積されたGEONETデータの再解析にも重要となる．

 

図1：（左）旧タイプのアンテナによる事後残差，（右）新タイプのアンテナによる事後残差．

2. 地震データによる日本列島域の地殻活動モニタリング手法の開発
GRiD MTは，モニタリング対象領域を10km間隔のメッシュに分割し，分割されたメッシュを仮想震源としてその点でのMT解を常時（1秒ごとに）決定し，得られたMT解から理論波形と観測波形のVariance Reduction（VR）をモニタリングすることによって，地震の発生・位置・メカニズム（モーメントテンソル）解を完全自動で決定するシステムである．地震活動の高い群発地震活動や余震活動の地震のメカニズム決定に威力を発揮する．図2 （左図）は，2008年に決定されたメカニズムである．本年度は，地震波形データ欠測時等にもメカニズム解を決定できるように，ハードディスクに保存されたデータに対して観測点を選択してメカニズムを決定するサブシステムの開発を行った（図2（右図））．このサブシステムを活用することにより日本列島域のモニタリングにも活用可能である．

    図2．GRiD MTのモニタリング領域と2008年の解析結果（左図）およびハードディスクに保存されたデータに対するメカニズム解決定のためのサブシステム（右図）

3. 共同研究の推進
広域L2網による全国地震データ流通基盤システムの構築
全国地震観測データ流通ネットワーク（JDXnet）の参加機関は，広域L2網であるSINET3およびJGN2plusに接続して，安定かつ信頼性のある地震波形データのリアルタイムデータ交換およびデータ受信を実施している．また，NTTフレッツ回線なども利用して，複数ネットワーク経由でのデータ交換網の二重化を実施した．
チャンネル情報管理システムの開発（観測データ流通システムの高度化）
チャネル情報を管理するための分散型データベースシステムであるチャネル情報管理システム（CIMS: Channnel Information Management System）を平成19年10月より運用しているが，平成20年度はシステムの改善を行い，利便性を向上させた．

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

1．GPSデータによる日本列島の歪・応力蓄積の空間分布とその時間変化のモニタリング手法の開発
　国土地理院GEONETデータを全データ取得するシステムを開発し，GPS大学連合が取得するデータを併合して独自の精密測位解析（GIPSY PPP解析）を実施して稠密な地殻変動時系列データを得ると共に，歪の時空間変化を準リアルタイムでモニタするシステムの開発を行った．また，応力逆解析手法を用いて日本列島の応力の空間分布とその時間変化をひずみと同様にリアルタイムモニタする手法を開発し，2003年十勝沖地震に対して適用した．さらに，測地データインバージョンの解析手法を同システムに組み込み，プレート間固着やスローイベントの時空間変化を準リアルタイムに監視する地殻変動即時監視システムのテスト的な開発を進めた．

2. 地震データによる日本列島域の地殻活動モニタリング手法の開発
　広帯域地震計データを用いた長周期波動の自動検出システムであるGRiD MT（Grid‐based Realtime Determination of Moment Tensors）を開発した．このシステムにより完全自動で震源位置，震源時，モーメントテンソル解，マグニチュードが決定できるようになった．プレート境界をターゲットとしたモニタリング手法として，「大中規模地震データによる応力蓄積解放モデル」を開発して，2003年十勝沖地震を含む北海道付近の太平洋プレート面上の1950年1月から2004年6月までのM5以上の地震データを用いてモデルを構築し，応力蓄積解放状況を擬似的に再現可能となった．

3. 共同研究の推進
地震研特定共同研究「全国地震観測データ等を用いた地殻活動モニタリング手法の高度化」やシュミレーション，モニタリング，データベースの3つの部会合同での研究集会等を実施して，全国の大学・気象庁・防災科研などとの共同研究を推進した．これまで衛星回線で実現されていた全国の大学等へのデータ配信機能を，地上回線を用いた広域L2網（JGN2,JGN2plus,SINET3等）を用いた全国地震データ流通ネットワーク JDXnet （Japan Data Exchange Network）へ移行し，その安定的な運用の維持・管理を推進した．また，データ交換される地震波形データを活用する各大学の全国データ利用システム HARVESTの更新なども行った．各大学の地震観測点のチャネル情報を分散管理する「チャネル情報管理システム（CIMS）」を開発し，平成19年10月より各大学において運用されている．CIMSは，各大学で自分の管理する観測点の情報のみを入力すれば，それが他の大学のデータベースに自動的に更新されるもので，このシステムの結果，観測点の情報の正確さと迅速な利用が図られるようになった．

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　加藤照之，宮崎真一，鷹野澄，卜部卓，鶴岡弘，中川茂樹，勝俣啓，平田直
　他機関との共同研究の有無：
　GPS大学連合，地震研特定共同研究「全国地震観測データ等を用いた地殻活動モニタリング手法の高度化」研究組織（北大，弘前大，東北大，名古屋大，京大，高知大，九大，鹿児島大の地震観測研究者，気象庁，防災科研の研究者，衛星受信装置を設置しているその他大学等の研究者など約40名）

（11）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先：

　部署等名：地震予知研究推進センター
　電話：03‐5841‐5712
　e‐mail：yotik@eri.u‐tokyo.ac.jp
　URL：http://www.eri.u‐tokyo.ac.jp/index‐j.html