2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K13559
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
綿田 辰吾 東京大学, 地震研究所, 助教 (30301112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀 伸樹 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90304724)
新谷 昌人 東京大学, 地震研究所, 教授 (30272503)
今西 祐一 東京大学, 地震研究所, 准教授 (30260516)
安東 正樹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90313197)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 地震発生即時検知 / 重力 / 重力歪 / 高精度重力場変動計測 / 東北沖地震 / 地震計 / 重力計 / 重力歪計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、巨大地震が生み出す重力場変動を究極の地震発生即時情報としてとらえ、巨大地震発生情報を地震波到達前に、遠隔地の重力場精密観測から即時検知することを目的とする。国内に展開されている地震計・傾斜計・超伝導重力形・重力歪計などの多点・多成分同時観測で検知した観測重力場と、既知の断層モデルを基に理論予測重力場変化とを比較・検討し、前駆的重力場変動検出を確実にする。地震波到達前の重力場変化検出は、緊急地震時速報の革新的技術改善や、動的地震断層運動の新たな観測窓としての重力場観測技術の確立につながる。
2011年東北沖地震発生時に、地震波到達前に到達している微弱な重力場変化を、これまでに発表された震源断層運動モデルとHarms el al.の理論式から理論予測する。同時にF-net広帯域地震計・Hinetの高感度地震計・傾斜計・超伝導重力計・重力歪計（TOBA、Torsion Bar Antenna、捩振子型低周波重力波検出機）などの記録解析から検出を試みる。
本研究の特色は地震計・傾斜計を高感度重力計とみなし、日本全国に稠密に展開している地震計・傾斜計・超伝導重力計、重力歪計記録から、地震断層運動に伴う微弱な重力変動検出を行う点にある。また、断層メカニズムに対応する重力変化ベクトルの震源からの方位依存性、重力変化距離減衰項、震源での滑り量の時間変化を表す震源時間関数を含む理論地震重力記象との比較から、地震断層運動起源の重力場変動検出を確実にする。地震学の多点多成分同時観測データ解析手法として発展・応用されてきた手法・知見を総動員し、巨大地震断層運動による重力場変化を地震波到達前に検知する。地震波到達前の重力場変化検出は、緊急地震時速報の革新的技術改善や、動的地震断層運動の新たな観測窓として重力場観測技術の確立につながる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2011年東北沖地震時の超伝導重力計記録（松代、神岡）とHinet高感度地震計記録、傾斜計記録を収集した。
Harms et al. 2015 らの理論モデル拡張し、観測点での地震発生時刻からPは到達時刻を経て静的変形に至までの全時系列の、重力変化（ベクトル）と重力偏差（重力の空間微分、テンソル）の表現式を求めた。即時項は地震発生と同時に始まるが、その立ち上がりは震源時間関数の２階時間積分に比例し、非常に緩やかに立ち上がる。発生する重力加速度は震源からの距離の５乗に反比例し、震源から遠くなると急減衰する。信号強度を稼ぐには震源近傍の観測が有利だが、P波の到達と共に機器が揺すられる。地震発生後、震源時間関数の立ち上がりとともに重力変動が十分大きくなってからP波が達する適当な距離があることがわかった。
2011年東北沖地震を点震源と仮定し、地震学から求められた震源時間関数から、重力変化と重力偏差を求めた。神岡超伝導重力計（震源距離515km、P波到達74s）では理論重力変化がP波到達時刻では3μgal、最終静的変化量が17μgalとなった。神岡の超伝導重力計記録の背景雑音は地動脈動帯域で10-20μgalであり、重力の即時変化を同定することはできなかった。P波到達までの重力変化を日本列島各地で計算したところ、最大５μgalであった。また、重力偏差はP波到達までに震源近傍で最大10E-13/s**2、最終静的重力偏差は10E-12/s**2程度であった。傾斜計を水平成分の高感度重力計として解析した。超伝導重力計と同様、傾斜計の各点では背景雑音が予想される信号強度よりも大きく重力の即時変化を同定することはできなかった。
2011年東北沖地震に対して計算された重力変化と神岡超伝導記録計を比較し、現在と将来の検出可能性議論した研究成果を、2015年地震学会秋季大会において発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
データ収集に関して：地動脈動帯域を含むより広い帯域の地動３成分を計測しているでF-net広帯域地震計のデータを取得する。
定式化に関しては：一様無限媒質近似に基づく重力変化項を拡張し、半無限媒質近似に基づく重力変化項を導出する。またこれまで無視されていた、地震により生じる重力変化と地動変位との相互作用を考慮した理論の構築を試みる。
データ解析に関して：一点の解析では理論信号強度は背景雑音よりも小さく重力の即時変化の同定は困難であった。今後は時系列データであることを利用した震源時間関数から予測されるテンプレート波形と観測波形の相互相関によるS/N比向上や、地震計・傾斜計記録が多点アレイ観測網データであることを利用したS/Nを向上など、検出方法・解析方法を開発し、重力即時変化の検出を試みる。
学会発表・出版物に関して；これら研究成果を地震学会や出版物で広く公表していく。
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| Causes of Carryover |
研究計画はの所要額は概算であったため、実支出額を差し引いた残金が2363円が次年度使用分として繰り越された。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は消耗品等の購入充てる予定である。
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[Presentation] ねじれ振り子型重力波検出器TOBAの開発(1)2016
Author(s)
下田智文, 有冨尚紀, 桑原祐也, 道村唯太, 正田亜八香, 麻生洋一, 高橋竜太 郎, 山元一広, 安東正樹
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
Year and Date
2016-03-21 – 2016-03-21
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[Presentation] Fault slip distribution of the 2014 Iquique, Chile, earthquake estimated from ocean-wide tsunami waveforms and GPS data2015
Author(s)
Gusman, A. R., Murotani, S., Satake, K., Heidarzadeh, M., Gunawan, E., Watada, S. and Schurr, B
Organizer
日本地球惑星連合大会
Place of Presentation
幕張メッセ（千葉県・千葉市)
Year and Date
2015-05-25 – 2015-05-25
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