2017 Fiscal Year Annual Research Report
陸上からの超低周波音観測に基づく津波規模予測システムの開発とモデル地域での検証
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17H02062
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
山本 真行 高知工科大学, システム工学群, 教授 (30368857)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲斐 芳郎 高知工科大学, システム工学群, 教授 (80529959)
柿並 義宏 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (00437758)
中島 健介 九州大学, 理学研究院, 助教 (10192668)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超低周波音 / 津波 / 防災 / シミュレーション / 波源探索 / 規模推定 / 面的観測 / 高知県 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の実績として、まず本経費ならびに本年度に本格研究への移行が認められたセコム科学技術振興財団研究助成の両者を活用し、高知県内計15地点の超低周波音観測網を確立した。平成28年度に同研究助成の準備研究段階にて高知県黒潮町をモデル地区とした5カ所での2 kmおよび8 km基線のアレイ観測を開始し本研究の礎をなしたが、本研究により観測領域を拡充させ平成29年11月末時点で高知県内を面的にカバーできる程度の観測網が構築された。津波起因の超低周波音は波長が100 kmスケールであるため、高知県の東西程度の領域に広範囲にセンサーを分布させる必要があり、これを確立した。解析アルゴリズムについては、過去に桜島周辺の3か所で超低周波音を約1ヶ月間臨時観測した際のデータを活用し、緊急地震速報で用いられているグリッドサーチ法を適用して波源位置解析を試行し、良好な結果を得た。津波を波源とする超低周波音の励起メカニズムに関して、研究分担者の中島を中心に理論的考察とシミュレーションが行われ、本研究課題で目標としている津波規模の情報を超低周波音の面的観測から得る方法について数値的な裏付けを得た。今後はこれを確認しつつ、津波防災システムにどう活かすか検討を進める。津波シミュレーションへのインプットに関しては、研究分担者の甲斐との打合せを行い、超低周波音観測から算出されるパラメータをどのように渡すべきかについて議論を深めた。研究分担者の柿並により北海道内の1地点での観測も開始した。本研究開始前の平成28年度に高知県内の計5地点で観測された阿蘇山噴火による空振波形の事例では上空を伝搬する成層圏モードの波群を確認しており、上空伝搬に関わる理論的考察やモデル化の研究にも着手した。平成30年度には研究分担者を加え、台風起因の波動を活用し大きな波源に対応する音波伝搬シミュレーションと実観測例の比較を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は平成29年度は当初計画通りに進めたが、現在のところ上述のような成果を得て順調に推移している。平成29年4月には研究代表者の山本が所属する高知工科大学の総合研究所内にインフラサウンド研究室（室長：山本）が発足し、超低周波音の研究拠点の創成にも与した。同年6月に新規採用した齊藤大晶助教も本課題の推進に強い関心を示し、山本や研究分担者の中島らと共同してモデル計算等を進めている。津波による超低周波の生成メカニズムの考察やモデル構築、さらに音波伝搬シミュレーションの高精度化を目指した研究に着手した。平成29年度には、本科研費研究課題の採択に加えてセコム科学技術振興財団の研究助成の本格研究1年度目ならびに総務省戦略的情報通信研究開発推進事業（SCOPE）電波有効利用促進型の研究課題にも同時採択されたため、当初予定以上に積極的に観測地点の拡充や、大規模災害時に通信インフラが途絶した際の独自非常時通信の確保に関わる関連研究が進んだ。本課題を生かし、北海道苫小牧市での観測を平成29年度に開始済であり、平成30年4月に北海道大樹町での民間企業による観測ロケット打上に参加した際に観測点を拡充し計3地点まで増やした（当該ロケットの打上自体は夏以降に延期された）。
グリッドサーチ法を適用し桜島周辺での過去連続観測データを解析した結果からは55例中38例が火口から数km以内に波源決定されるなど良好な成果を得た。さらに高知工科大学周辺での雷鳴起因の超低周波音の多地点観測でも同様の結果を得た。各地点観測データの準リアルタイム波形表示のWebページを構築し、公開準備を進めている。新規増設したセンサーについては、並行観測によりその感度補正を行った。津波発生時の超低周波音の励起メカニズムの考察では、ラム波モードの伝搬が重要であると示唆され、その定式化により津波規模推定の足掛かりとなる研究成果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、平成29年度は順調に推移しており、平成30年度も当初計画に沿って研究を進める。高知工科大学総合研究所インフラサウンド研究室を研究拠点として生かしつつ、平成29年6月に新規採用した齊藤大晶助教が本課題の推進に関心を示し貢献度が高いため、平成30年度より研究分担者に加える。研究分担者の中島らと共同し数値計算等を進めている津波による超低周波の生成メカニズムの考察やモデル構築、さらに音波伝搬のシミュレーションの高精度化の推進が加速される。本科研費研究課題に加え、平成30年度もセコム科学技術振興財団研究助成課題ならびに総務省SCOPE課題も同時に継続採択されており、さらに一般企業からも複数の協力を得ることに成功したため、本年度は三重県および千葉県を中心とするエリアにて当初予定以上に観測地点の拡充を予定している。本課題を生かし、北海道での観測も計3地点まで拡充済のため、以上を総合すると、本年度末までには全国約30地点、4地域での面的観測網が構築される見通しである。
安定運用に向けた課題もあるが、昨年度中の運用実績によりトラブルシューティングをほぼ終え、現況課題に対する解決法も決定し装置ファームウェア等の更新をメーカーと共に進めてている。大学側予算を活用し北海道大樹町で民間企業が打上予定の観測ロケットMomo-2への参画も実現したため、夏頃に実施予定の実験では成層圏～中間圏の音波伝搬直接計測にも挑戦する。潮位計との連携や雷鳴観測を生かした極端気象防災へ向けた共同研究も進めている。これらの課題に、グリッドサーチ法の適用は大いに期待できるものであり、本年度の後半にかけて実地に波源探索を準リアルタイムで進めるシステムの構築を推進する。津波発生時の超低周波音の励起メカニズムやラム波モード伝搬および成層圏・熱圏の音波伝搬経路についても考察が進んだため、その検証と論文化を進めていく。
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| Remarks |
「高知工科大学インフラサウンド観測ネットワークシステム」については、平成30年5月現在は公開準備中であり、関係者内での調整のため非公開にて運用中です。
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