3－3．新たな観測技術の開発

(1)海底における観測技術の開発と高度化

　陸上GPS観測網によって観測される日本列島のひずみ変化量からプレート間固着率の分布を推定し，地震規模の予測や地震発生サイクルの再現等に関する研究が進んでいる。しかしながら，陸上観測網からでは海域下のプレート間固着率については十分な解像度で把握することはできない。そこで海上におけるGPS測位と海中の音響測位を結合して海底の精密測位を繰り返す海底地殻変動観測（GPS/A）や，海底圧力計による海底上下動変位観測の精度向上に関する研究を進めている。東北地方太平洋沖地震では，地震発生以前から設置されていたGPS/A基準局と海底圧力計によって，巨大地震発生に伴う海底地殻変動量を世界で初めて観測することに成功した（図2：図中緑丸はGPS/A，赤丸が海底圧力計の観測点）。GPS/Aでは，海中の音速を精度よく決定することが重要であり，地震学で利用されている速度決定法を応用して，海中音速構造の不均質性及び時間変化の検出を試行している。また，海底基準局相互の形状を固定して重心位置の移動のみを求めるアルゴリズムを，これまで取得された全データに適用して再解析し，水平変位速度を5～10 mm/年の精度で得られることを示した。

　海底地震観測については，海溝軸近傍等での観測を可能とするため，観測深度限界がこれまでの6000 mを超える超深海用海底地震計の試作を行った。

(2)宇宙技術等の利用の高度化

　陸上でのGPS観測や，衛星搭載合成開口レーダー（SAR）等の人工衛星を利用した技術によって，地震や火山活動をより高い精度で把握することを可能とするための研究を進めている。1秒サンプリングのGPSデータをリアルタイム処理することによって，約10 cmの精度で地震発生時の水平地殻変動が捉えられることを確認した。得られた変動を用いて長方形の断層モデルを20秒間隔で逐次推定し，地震の規模を迅速に把握する手法を開発した。東北地方太平洋沖地震では，地震発生から約4.5分でM8.7と推定できることが分かった。

　衛星SAR解析については，低精度の速報的軌道情報を用いた干渉処理においてGPSデータを併用してノイズの長波長成分を補正することによって，地震に伴う地殻変動を迅速かつ高精度に抽出することが可能となった。

(3)観測技術の継続的高度化

　宇宙空間から地上に降り注ぐ高エネルギー粒子ミュオンを利用した火山帯内部透視装置では，センサーの改良によってバックグランド・ノイズの大幅な低減を実現し，内部密度画像を得るまでの観測時間がおよそ1/3に短縮された。現在試験的に用いているセンサーの面積を設計仕様のとおりに倍増することによって，更に時間効率を2倍向上させることが可能と見込まれる。

　火山噴火の際には火口近傍での観測が重要である。観測者の安全を確保しつつ機動的観測を行うために，産業用小型無人ヘリコプターにより設置できる観測システムの高度化や，火口周辺の不整地走行が可能で搭載センサーのデータをリアルタイムで基地局に転送できる無線操縦ロボット「ほむら」の開発を進めている。それぞれ実際のフィールドにおいて，観測の実施及び試験的観測を行った。