2016 Fiscal Year Research-status Report

機動観測を可能とする短時間計測地震波干渉法の開発

Research Project

Project/Area Number	15K06643
Research Institution	Center for Environmental Science in Saitama
Principal Investigator	白石英孝埼玉県環境科学国際センター, 研究推進室, 研究推進室長 (60415396)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	地球計測 / 地震波干渉法
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、地震災害への対処や資源探査等で使われる地下探査技術の一つ、地震波干渉法について、その適用範囲を拡大する解析法の開発を行うものである。この方法は観測点間を伝わる地震波や地盤の微振動(微動)の速度を測定し地下構造を推定する技術で、主に地震観測網を用いて広域の地下構造の推定に使われる。しかし数ヶ月間もの観測記録が必要なため、任意地点での短時間の調査(機動観測)は困難である。その背景には、観測記録に含まれる未知の震源特性の抑制に長期間の平均化が必要という計測上の制約がある。そこで本研究では、機動観測に対応可能な新たな解析法を開発することを目的としている。本年度は、２地点の観測で得られる複素コヒーレンス関数の値から震源特性及び地盤特性に関するパラメータを抽出する手法を導くとともに、この手法を数値実験及び空間自己相関法（SPAC法）によって実フィールドで得られた観測記録に適用した。その結果、数値実験で設定した位相速度及びSPAC法によって推定された位相速度とも、本手法によって２点アレイから推定された位相速度と概ね調和する傾向にあることが確認された。これは２点アレイによる観測だけで地下構造を推定できる可能性があることを示唆するものである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の方針では、２地点の観測で得られる観測値から震源に関するパラメータを直接決定し、その後伝搬場の情報（伝搬速度）を抽出することを予定していた。地下構造の推定には地震波よりも常時存在する微動を用いた方が実用的であるが、一方微動の震源は不特定多数存在するため、すべての震源パラメータを正確に決定することは困難であることが予想された。そこで、分布震源を等価な少数の震源に近似した場合に伝搬速度推定値に現れる誤差の挙動等について数値実験による検討を行い、その結果、仮に震源を少数で近似した場合であっても誤差を適切に推定できれば、実用的な精度で伝搬速度を推定できる可能性が示唆された。しかしながら、２点観測だけで震源の方位や強度に関するパラメータを適切に近似するには制約が多く、その対処方法の検討に時間を要したため、進捗はやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	新たな方法として、震源に関するパラメータ（方位、強度）を個別に近似するのではなく、観測値との誤差を最小とするパラメータを探索によって一括推定する方法の検討を行った。微動の実観測で得られた記録にこの方法を適用したところ、従来法である空間自己相関法で得られた位相速度分散曲線と分散傾向が概ね調和することが確認された。したがって、この方法により短時間の２点観測で伝搬速度を推定できる可能性があるものと考えられる。ただし、現時点では、・分散傾向は調和的であるが、推定された速度についての誤差がやや大きく、実用上はこれを低減する必要がある。・誤差には、観測誤差だけでなく、理論式の特性が関与している可能性があり、その解明が必要である。・現段階では適用例が乏しいため、より広範な実験等が必要であり、また、これらの検討には、新たなツール群の作成も必要になると考えられる。したがって、今後は以上の課題を解決しつつ研究を推進する。
Causes of Carryover	先にも述べたとおり、当初予定した解析方法では適切な計測が困難になる可能性が生じたため、解析方法の方針転換が必要となった。それに伴う新たな検討に時間を要したため、研究の進捗にやや遅れが生じている。また、数値実験用ワークステーションの導入を予定していたが、当初の予定金額付近で十分な処理能力をもつ製品が発売されておらず、導入を見送っている。
Expenditure Plan for Carryover Budget	数値実験用のワークステーションについては、次年度上半期頃まで市場の動向を確認し、使用目的に合致した性能で、かつ妥当な価格の製品が発売されれば導入を図りたい。その他に、現場実験で使用している微動計測用の機材（GPS+ロガー等）の一部機能に不具合が見つかったため、部品交換等の対応に使用したい。