Real-time monitoring of marine volcanic activities using remote seafloor observatories
| Project/Area Number |
20K21066
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
松本 浩幸 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), 主任研究員 (80360759)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉岡 裕子 神戸大学, 海洋底探査センター, 教授 (00359184)
中村 武史 一般財団法人電力中央研究所, 地球工学研究所, 主任研究員 (40435847)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
|
|---|
| Keywords | CTBT国際監視制度 / 水中音波 / 火山噴火 / 津波 / 火山 / 地震計 / 圧力計 / ハイドロフォン / 海底観測 / DAS / T波 / 地震・津波観測監視システム / 日本海溝海底地震津波観測網 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究は、地震と津波の海底観測ネットワークを利用して海域火山（火山島および海底火山）の活動を常時リモート監視する手法を提案する。海域火山活動のグランド・トゥルースとなる現場観測に基づき、CTBT国際監視制度の水中音波観測点データを精査して、海域火山活動を遠隔地で検知するのに適した観測項目を抽出する。そしてわが国の海底観測ネットワーク（DONETおよびS-net）へ適用して、海域火山活動に関連するシグナルの検知性能を検証する。本研究はこのアプローチで、噴火、山体崩壊、地すべり、そして津波など海域火山活動に由来する事象を早期検知することに挑戦する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
海域火山（火山島および海底火山）は、火山活動のグランド・トゥルースが取得しにくく、噴火の予測や早期検知が困難なことが課題となっている。本研究では、水中音波が遠方まで伝播する特性に着目して、既存の海底観測ネットワークを利用して海域の火山活動をリモート監視する手法を考案する。本研究では、包括的核実験禁止条約機関（CTBTO）のハイドロフォンアレイによる水中音波の観測データを海域火山活動のグランド・トゥルースとすることから、CTBTOの科学者と協力して海域火山活動に関連するデータ収集と解析を進めた。
2018年に噴火したパプアニューギニアのKadovar火山は、火山噴火に加えて一連の活動で成長した溶岩ドームが崩壊し津波を励起した複合的な火山活動であった。近傍の観測機器は十分でないものの、住民による目撃や火山活動の時刻を同定できる写真がドキュメント（エビデンス）として存在した。CTBTOの水中音波観測点のデータを精査して、Kadovar火山の活動推移や溶岩ドーム崩壊の発生時刻の同定を行った。火山噴火に起因する水中音波が地震とは区別できることや海底地すべりにともなう水中音波の周波数特性や継続時間の特徴など、海域火山に特有の現象理解を進めた。
本研究を通じて、CTBTOの科学者と技術的な議論をしたことで、ハイドロフォンのデータ解析に不可欠な機器特性の補正が可能となった。2023年度には、CTBTO主催の科学技術に関する会議や水中音波に関する国際会議が開催されるので、これらに参加して海域で発生する地震や火山活動に関連する水中音波について、科学的な意見交換をする予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で海域火山の活動をリモート監視するファシリティは、わが国の地震と津波の海底観測ネットワークを想定している。太平洋で発生した複数の火山噴火にともない、CTBTOの水中音波観測点で取得されたデータ解析を進めて、海域火山活動のグランド・トゥルースを得ることはできた。しかしながら海底観測ネットワークでの観測では、信号雑音比（SN比）が小さかったり、水中音波は水深や地形の影響を受けるなどの理由で、海底観測ネットワークのデータ解析を十分に進められていない。このことから、本研究の進捗はやや遅れていると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
CTBTOの水中音波観測点で火山活動にともなう水中音波が検知され、火山活動のグランド・トゥルースが取得できた、2022年Hunga Tonga-Hunga Ha'apaiの火山活動にともなう水中音波のデータ解析を進める。
既存の海底観測ネットワークの観測点（センサ）だけを使って、SN比が小さい火山活動の解析を進めることは困難なこともわかった。そこでハイドロフォンで観測される周波数帯域に感度をもつ光ファイバ（DAS:Distributed Acoustic Sensing）による観測を併用することを模索している。研究代表者と分担者は、鬼界カルデラ周辺でのDASによる現場観測に計画段階から参画してきた。DASで観測される火山活動（火山性地震）や人工震源（エアガン）に関連するデータ解析を進める。そして光ファイバによる海域火山活動の観測の可能性や課題を検証して、海域火山活動のリモート監視に資する考察を行う。
|
Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
-
-
-
-
-
[Journal Article] Detection of hydroacoustic signals on a fiber-optic submarine cable2021
Author(s)
Matsumoto Hiroyuki、Araki Eiichiro、Kimura Toshinori、Fujie Gou、Shiraishi Kazuya、Tonegawa Takashi、Obana Koichiro、Arai Ryuta、Kaiho Yuka、Nakamura Yasuyuki、Yokobiki Takashi、Kodaira Shuichi、Takahashi Narumi、Ellwood Robert、Yartsev Victor、Karrenbach Martin
-
Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 2797-2797
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
[Presentation] Hydroacoustic observations using Distributed Acoustic Sensing technology on a fiber-optic submarine cable2021
Author(s)
Hiroyuki Matsumoto, Eiichiro Araki, Toshinori Kimura, Gou Fujie, Kazuya Shiraishi, Takashi Tonegawa, Koichiro Obana, Ryuta Arai, Yuka Kaiho, Yasuyuki Nakamura, Takashi Yokobiki, Shuichi Kodaira, Narumi Takahashi, Robert Ellwood, Victor Yartsev, and Martin Karrenbach
Organizer
CTBT Science and Technology Conference 2021 (SnT2021)
Related Report
Int'l Joint Research
-
-
-
