GPS／音響方式海底地殻変動観測システムの高度化

課題番号：1706

（1）実施機関名：

名古屋大学環境学研究科

（2）研究課題（または観測項目）名：

GPS／音響方式海底地殻変動観測システムの高度化

（3）最も関連の深い建議の項目：

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
　ア．海底地殻変動観測技術

（4）その他関連する建議の項目：

1　地震・火山現象予測のための観測研究の推進
（1）地震・火山現象のモニタリングシステムの高度化
　ウ．東海・東南海・南海地域

（5）平成20年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

これまでの開発・研究の結果の成果・実績として，以下の事柄が挙げられる：

1） 2～3 cmの繰り返し観測精度の達成

　システム開発を進め，熊野灘および駿河湾での実海域実験・観測を経て，海中音速構造の不均質性が極めて小さいなどの条件が良い場合，繰り返し観測精度2 03 cmの達成に成功した［Tadokoro et al., 2007］．

2） 海底ベンチマーク網の構築

　熊野灘に3点，駿河湾に4点からなる海底ベンチマーク網を構築し，一部のベンチマークについては2 03年間にわたって繰り返し観測を実施している．

3） 定常的な地殻変動の観測

　熊野灘および駿河湾での繰り返し観測により，両海域において定常的な地殻変動の検出に成功した［Tadokoro et al., 2007］．

4） 海域で発生したM7級の地震による地殻変動の検出

　熊野灘の海底ベンチマークの近傍で，2004年9月5日に紀伊半島南東沖地震が発生した．この地震前後の観測結果により，地震時の地殻変動（南向きに約18cm）の検出に成功し，地震波等の他のデータから決定された断層モデルの修正に貢献した［Tadokoro et al., 2006］．この成果により，海域で発生する地震には海底地殻変動観測が不可欠であることが改めて認識された．

5） 海中音速構造の空間変化の実測

　2隻の船舶を用いたCTD同時測定により，2海里の範囲内で海中音速構造の空間変化を実測した．その結果，黒潮反流域では比較的短波長の不均質が卓越しており，黒潮本流域では長波長の不均質が卓越していることが明らかになった．また，潮流に平行な方向の方が直交する方向よりも不均質性が小さいことが分かった．また，空間変化の大きさは距離とともに大きくなり，0.15海里で1 m/s，2海里で7 m/sであった［Yada et al., 2004］．以上の結果，海中音速構造の空間変化が海底ベンチマーク位置決定の精度に大きく影響しており，その補正が重要な課題であることが明らかになった．

（6）本課題の5ヶ年の到達目標：

　GPS/音響方式の海底地殻変動観測システムをモニタリングに資する実用的なものにポリッシュアップするにあたり，現状では1） 高精度化，2） 観測・解析の効率化，3） 広域・多点観測の実施，4） 連続的観測および機動観測，5） システムの標準化および普及型システムの開発が課題となっている．これらのうち，本課題では1）および2）を実施する．3）については名古屋大学で実施する他の計画「駿河  南海トラフ周辺における多項目統合モニタリング」で実施する．

1） 高精度化

　これまでの研究開発の結果，海中音速構造の時空間変化が海底局位置決定の精度に大きく影響していることが分かった．この問題を解決しなければ，海底地殻変動観測システムの高精度化は実現しない．そのため，水温水圧計による水温（音速構造）を連続的に測定し，その測定結果を取り入れた解析方法を開発する．また，複数の船上局を用いた音響トモグラフィ的手法を用いたシステムの開発に取りかかり，駿河湾や熊野灘等の実海域でデータ取得を行い，精度向上への有効性を評価する．

2） 観測・解析の効率化

　これまでは，GPS解析に使用する暦として最終精密暦を用いていた．そのため，解析結果が出るまでに1ヵ月程度の時間を要していた．GPS解析をより早く行うためには，約3時間後に出される超速報暦を用いるのが効果的であると考えられる．そこで，衛星数や時期によらずに超速報暦が常に有効であるかを評価し，解析に導入する．また，多点観測が推進された際の膨大なデータ量に対応した新たな解析アルゴリズムの開発・検討も実施する．

（7）本課題の5ヵ年計画の概要：

　平成21年度においては，実海域で水温水圧計による水温（音速構造）を連続的に測定し，海中音速構造の時空間変化に対する基礎データを取得する．また，GPSの超速報暦を試験的に導入し，有効性を評価する．また，膨大なデータ量に対応した新たな解析アルゴリズムの開発を開始し，その有効性を評価する．
　平成22年度においては，実海域で水温水圧計による水温（音速構造）の連続的測定を継続するとともに，複数の船上局を用いた音響測距システムの設計を行う．また，膨大なデータ量に対応した新たな解析アルゴリズムを開発し，過去のデータに適用する．
　平成23年度においては，実海域で水温水圧計による水温（音速構造）の連続的測定を継続するとともに，その測定結果を取り入れた解析方法を開発し，実海域で取得した水温水圧計のデータに適用して，その有効性を評価する．また，複数の船上局を用いた音響測距システムの試験を開始する．さらに，膨大なデータ量に対応した新たな解析アルゴリズムを過去のデータに適用して再解析を実施する．
　平成24年度においては，複数の船上局を用いた音響測距システムの試験を継続し，高精度化への有効性を評価する．
　平成25年度においては，水温水圧計による水温の連続的測定，複数の船上局を用いた音響測距システム，GPSの超速報暦，新たな解析アルゴリズムを組み合わせ，高精度な測定を効率よく行うシステムの構築を目指す．

（8）実施機関の参加者氏名または部署等名：

名古屋大学環境学研究科　田所敬一，渡部　豪，杉本慎吾

他機関との共同研究の有無：
　静岡大学理学部　生田領野
　共同研究先：東海大学海洋研究所　佐柳敬造，長尾年恭

（9）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：名古屋大学環境学研究科　地震火山・防災研究センター
電話：052‐789‐3046
e‐mail：
URL：