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Estimation of the subsurface structure using the fiber optic cable – from the fault to the crack

Research Project

Project/Area Number 20K04097
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionKyushu University (2022-2023)
Tohoku University (2020-2021)

Principal Investigator

Emoto Kentaro  九州大学, 理学研究院, 准教授 (80707597)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中原 恒  東北大学, 理学研究科, 准教授 (20302078)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
KeywordsDAS / 光ファイバー / 微細不均質構造 / 超高密度地震観測 / DAS観測 / 光ファイバーケーブル / 歪波形 / 短波長不均質構造 / 高密度地震観測 / 高密度観測 / 短波長不均質
Outline of Research at the Start

光ファイバーケーブルを利用したDAS(Distributed Acoustic Sensing)観測が地震学において急速に広まりつつあり、近い将来にスタンダードな観測方法の一つになると期待されている。このDAS観測の最大の特徴は、従来の観測と比較して圧倒的に高密度なデータが得られる点である。本研究では、火山と内陸活断層付近のそれぞれにおいてDAS観測を行い、高密度観測の特徴を生かすことで、内陸活断層の構造を解明し,さらに微小な亀裂などによる速度不均質(短波長不均質)も評価する.新しい観測であるDASデータから、より多くの情報を引き出す手法開発も本研究の期待される点である。

Outline of Final Research Achievements

Very high dense observation based on the distributed acoustic sensing (DAS) technique was conducted using fiber optic cables along national routes 4 and 47. The number of measurement points is larger than one order than that of conventional seismic observation. From the analysis of the site amplification, different response across the Nagamachi-Rifu Fault was estimated. By statistically analyzing the variation of waveforms between channels, the spatial variation of the small-scale heterogeneity, whose scale is less than the order of one meter, was estimated along the fiber optic cable. DAS can be used to reveal the velocity structure along the fiber optic cable from meter to several tens of kilometers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

新しい技術であるDAS観測が、地震学の観測手法の一つになり得ることを示すことができた。超高密度観測は、浅部構造の理解や断層帯付近における微細不均質の推定に役立てることができ、不均質形成の理解に貢献する。加えて、大地震発生時に建物被害の分布は、細かいスケールでばらつくものであるが、これを理解するため、また将来の大地震に対する被害予測の観点で、浅部構造や地盤増幅率を詳細に推定することは社会的に重要であり、これからの地震学においてDAS観測が普及していく大きな意義になると思われる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Connection between the cross correlation and the Green's function: strain and rotation of surface waves2022

    • Author(s)
      Nakahara Hisashi、Haney Matthew M
    • Journal Title

      Geophysical Journal International

      Volume: 230 Issue: 2 Pages: 1166-1180

    • DOI

      10.1093/gji/ggac094

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Source location of volcanic earthquakes and subsurface characterization using fiber-optic cable and distributed acoustic sensing system2021

    • Author(s)
      Nishimura Takeshi、Emoto Kentaro、Nakahara Hisashi、Miura Satoshi、Yamamoto Mare、Sugimura Shunsuke、Ishikawa Ayumu、Kimura Tsunehisa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 6319-6319

    • DOI

      10.1038/s41598-021-85621-8

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 橋梁により連続的に生成される表面波のDAS記録を利用した浅部地盤構造モニタリング2023

    • Author(s)
      矢武 克啓、中原 恒、江本 賢太郎、西村 太志
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 国道3号DAS観測における地震波干渉法を用いた日奈久断層沿いの浅部構造推定2023

    • Author(s)
      濵中 悟、江本 賢太郎
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 短波長不均質構造と歪波形のばらつき2023

    • Author(s)
      江本 賢太郎、濵中 悟
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重前方散乱近似を用いた2次元ランダム不均質媒質における歪エンベロープ合成2022

    • Author(s)
      江本賢太郎、中原恒、西村太志
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 2次元ランダム不均質媒質中での歪エンベロープの特徴2022

    • Author(s)
      江本賢太郎
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 国道4号線におけるDAS,ビデオカメラ,広帯域地震計による通過車両の同時観測2022

    • Author(s)
      矢武克啓、中原恒、江本賢太郎、西村太志
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 分布型音響計測(DAS)による国道4号線沿いのサイト増幅特性の稠密な空間分布の推定2021

    • Author(s)
      江本 賢太郎,中原 恒,西村 太志,山本 希
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Formulation of the SPAC method for strain, rotation, and tilt2021

    • Author(s)
      Hisashi Nakahara, Kentaro Emoto, Takeshi Nishimura
    • Organizer
      IAGA-ISAPEI 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancing the Extraction of Surface-wave Dispersion Curves from the Traffic Signal in DAS Data2021

    • Author(s)
      Katsuhiro Yabu, Hisashi Nakahara, Kentaro Emoto, Takeshi Nishimura
    • Organizer
      IAGA-ISAPEI 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of the shallow small-scale heterogeneity by using the dense DAS data2021

    • Author(s)
      Kentaro Emoto, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura, Mare Yamamoto, Kodai Sagae, Gigi Ganefianto, Katsuhiro Yabu
    • Organizer
      IAGA-ISAPEI 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 国道4号線沿いのDAS観測により捉えられた移動車両が励起する表面波を直接利用した浅部S波速度構造の推定2021

    • Author(s)
      矢武 克啓,中原 恒,江本 賢太郎,西村 太志
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 市街地における光ファイバーケーブルを用いた DAS観測による高密度データの解析2020

    • Author(s)
      江本賢太郎, 中原恒, 西村太志, 山本希, 寒河江皓大, Gugi Ganefianto, 矢武克啓
    • Organizer
      日本地震学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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