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2台の超伝導重力計を用いた重力水平勾配観測による地震即時重力変化の検出

Research Project

Project/Area Number 21K18644
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

今西 祐一  東京大学, 地震研究所, 准教授 (30260516)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西山 竜一  東京大学, 地震研究所, 助教 (10835101)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords超伝導重力計 / 地震即時重力変化 / 重力水平勾配
Outline of Research at the Start

地震が起きると,地球の重力場は変化する.その変化は,震源断層が動き始めると同時に光速で伝搬するので,それを即時に検出することができれば,弾性波が到達する前に地震の発生を検知し,震源についての情報を得ることができる.本研究では,こうした「地震即時重力変化」の問題に,2台の超伝導重力計を用いた重力水平勾配の精密観測からアプローチする.超伝導重力計は,超伝導コイルによる磁気浮上を利用した動作原理に基づき,きわめて高い感度と安定性を実現した重力計である.松代観測点(長野県)において観測を実施し,地震即時重力変化の観測手法を確立することを目指す.

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は,長野県松代で稼働中の2台の超伝導重力計の維持を行うとともに,絶対重力測定との比較による精密な感度検定などを行った.絶対重力測定は,2023年6月23日から26日にかけて行われた.気象などの条件に恵まれたため,約25,000ドロップの標準偏差が約4.2マイクロガル,平均値の標準誤差としては0.027マイクロガルという,非常に高い精度を達成した.これは,一地点における絶対重力測定結果としては,おそらく国内では最高レベルの精度である.このデータを用いて,2台の超伝導重力計の感度検定を行った.潮汐変化が小さい時期にあたっていたものの,絶対重力測定のばらつきが小さいことにより,2台の超伝導重力計ともに約0.06%の相対精度でスケールファクターを決定することができた.これらの結果について,論文にまとめた(測地学会誌,受理ずみ).超伝導重力計の精密な感度決定ができたことで,2台の記録を厳密に比較することが可能となった.一方,CT #036には,リアルタイムシステムをベースとしたオリジナルの高速データ収録システムを導入した.これは,超伝導重力計のためのデータ収録システムとしては,精度の点において現状で考えられる最高のものであり,オプションで高レートでのサンプリングが可能である.時定数が短く,浅いフィルターの出力を,このシステムにより20Hzのレートで収録することを開始した.以上のような作業を進めていたところ,2024年1月1日に能登半島でM7.6の地震が発生した.地震波のP波が松代に到達する直前に,2台の超伝導重力計の記録に見慣れない変化が現れていることがわかった.地震即時重力変化の信号としては大きすぎるようであり,その原因について慎重に解析を進めている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

そう広くない観測室内で2台の超伝導重力計を動かしている関係で,廃熱処理のため扉を常時開放することにした.これにより,室温の異常な上昇は防ぐことができたが,坑内の湿気が入って湿度が上昇し,2台ともにデュワーネック部の結氷の問題が深刻になった.2台ともに機器ノイズが最小であるような時期が限られることとなり,応答特性や時刻精度などの分析が思うように進んでいない.

Strategy for Future Research Activity

高い湿度によるデュワーネック部の結氷については,CT型では約4か月,iGrav型では約6か月ごとに冷凍機を外してクリーニングをすれば良いことが,経験的にわかってきた.この作業は,かなりの量の液体ヘリウムを蒸発させてしまうため,本来はなるべくやらない方が良い作業だが,2台の重力計が同時にベストの状態に保たれている期間を確保するため,作業サイクルを計画的に組むようにしたい.2024年1月1日の地震については,既存のモデルに限らず,さまざまな可能性について検討していきたい.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Postseismic gravity changes after the 2011 Tohoku earthquake observed by superconducting gravimeters at Mizusawa, Japan2023

    • Author(s)
      Tamura Yoshiaki、Kazama Takahito、Nishiyama Ryuichi、Matsuo Koji、Imanishi Yuichi
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 75 Issue: 1 Pages: 145-145

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01901-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of Vertical Gradient of Gravity Using Absolute Gravimeter2023

    • Author(s)
      今西 祐一、西山 竜一、本多 亮
    • Journal Title

      Journal of the Geodetic Society of Japan

      Volume: 69 Issue: 0 Pages: 8-17

    • DOI

      10.11366/sokuchi.69.2

    • ISSN
      0038-0830, 2185-517X
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detection of Air Temperature and Wind Changes Synchronized With the Lamb Wave From the 2022 Tonga Volcanic Eruption2023

    • Author(s)
      Watada Shingo、Imanishi Yuichi、Tanaka Kenji
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 50 Issue: 2 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1029/2022gl100884

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Absolute Gravity Measurements in Mt. Fuji with two FG5 Gravimeters in September 2022 : Establishment of Calibration Line for Relative Gravimeters and Calibration of Instrumental Offsets of FG5 Gravimeters2023

    • Author(s)
      今西祐一・西山竜一・本多 亮
    • Journal Title

      東京大学地震研究所彙報

      Volume: 97 Pages: 1-11

    • DOI

      10.15083/0002005972

    • URL

      https://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/records/2005972

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cooperative Gravity Measurements in Izu-Oshima for Revealing Subsurface Volcanic Processes and Application to Evaluation of Volcanic Activities2023

    • Author(s)
      鬼澤真也・西山竜一・今西祐一・大久保修平・安藤 忍・長岡 優・島村哲也・平山康夫・石原昂典・松田健助・金子祐也・上田義浩・谷田部史尭・渡邉篤志・安藤美和子・坂下至功
    • Journal Title

      東京大学地震研究所彙報

      Volume: 97 Pages: 13-32

    • DOI

      10.15083/0002006042

    • URL

      https://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/records/2006042

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of vertical nonlinearity on the superconducting gravimeter CT #036 at Ishigakijima, Japan2022

    • Author(s)
      Imanishi, Y., Nawa, K., Tamura, Y., Ikeda, H.
    • Journal Title

      Earth Planets Space

      Volume: 74 Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01609-2

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inertial effects due to eruption-induced atmospheric disturbances identified by superconducting gravimeter observations at Matsushiro, Japan2022

    • Author(s)
      Imanishi, Y.
    • Journal Title

      Earth Planets Space

      Volume: 74 Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01615-4

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 富士山における2台のFG5による絶対重力測定(2022年9月)-相対重力計検定ラインの構築およびFG5の器差検定-2023

    • Author(s)
      今西祐一・西山竜一・本多亮
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 富士山の重力観測網の構築とその活用2023

    • Author(s)
      本多亮・今西祐一・西山竜一・名和一成・風間卓仁
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 国立天文台水沢VLBI観測所の超伝導重力計で観測された2011年東北地方太平洋沖地震発生後の重力変化(その2)2023

    • Author(s)
      今西祐一・田村良明・風間卓仁・西山竜一・松尾功二
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 日本縦断測線を用いたバネ式相対重力計のスケールファクター検定2023

    • Author(s)
      若林環・風間卓仁・大島弘光・岡田和見・今西祐一・西山竜一・長縄和洋・大柳諒・大倉敬宏・吉川慎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ラコスト型相対重力計の分解2023

    • Author(s)
      風間卓仁・吉川慎・岡田和見・若林環・西山竜一・大柳諒・今西祐一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 2022年1月15日トンガ火山の噴火にともなう大気擾乱の通過時に日本の超伝導重力計観測点で記録された重力変化について2022

    • Author(s)
      今西祐一・名和一成・田村良明・池田博・三浦哲
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 国立天文台水沢の超伝導重力計で観測された2011年東北地方太平洋沖地震発生後の重力変化2022

    • Author(s)
      田村良明・今西祐一・西山竜一・風間卓仁・松尾功二
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 超伝導重力計における磁気浮上の有限要素法によるシミュレーション2022

    • Author(s)
      今西祐一・高森昭光
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 超伝導重力計CT #036の石垣島から松代への移設について2022

    • Author(s)
      今西祐一
    • Organizer
      東京大学地震研究所特定共同研究(B)研究集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2024-12-25  

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