民間航空機を利用した迅速かつ高精度な津波予報システムの開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18781
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 日比谷 紀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80192714)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: メガ津波 / 民間航空機 / 南海トラフ / 電波高度計 / 高精度津波予報システム

Outline of Annual Research Achievements

地震が発生した際に気象庁が発信する津波予報は、津波を引き起こす地殻変動の特定を前提としている。そのため、震源域が広域にわたる巨大地震の場合では、津波の発生原因となった地殻変動を即座に特定することが難しく、それによって引き起こされるメガ津波の予報精度は極めて低くなってしまう。将来予想される巨大地震に伴って発生するメガ津波に備えるためにも、震源モデルに頼らない迅速かつ高精度な津波予報の開発は必要不可欠である。
この目的を達成するため、本研究では、南海トラフ域など近未来に予想されるメガ津波の発生域上を広くカバーしながら昼夜を問わず飛行している民間航空機の存在に着目する。
本年度は、沖合を航行する複数の航空機で海面高度データが取得できたとした時、そのデータに基づいて巨大津波の定量的な予測がどの程度正確に行えるかを考察した。具体的には、南海トラフ津波の数値シミュレーションを行って、その結果を「真の解」として取得するとともに、数値モデル内で複数の航空機を実際の航路に沿って移動させることで仮想的な海面高度観測データを取得した。次に、このデータを使ってインバージョン解析を行い、津波の初期波源の海面高度分布を推定し、それに基づく津波シミュレーションの結果と真の解との比較から津波の予測精度を検証した。その結果、航空機航路に沿って得られた津波発生後10分間の海面高度データのインバージョン解析から推定した初期波源分布と真の解との相関係数は 0.92となり、航空機観測によって初期波源分布が精度よく推定できていることがわかった。また、沿岸に到達した津波の最大波高分布に関しても、航空機観測で推測した初期波源から予測した分布と真の解の分布の相関係数は0.97と高く、特に、航空機交通量が多い昼間には既存の津波観測網に比べより短い時間で沿岸波高分布を高精度予測できることが確認できた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

これまで実施してきた、民間航空機により観測された津波初期波形を使用した津波迅速予報の開発に向けた数値実験の解析結果を踏まえ、「津波の発生時にその発生域をカバーしている航空機数」や「航空機による津波観測の継続時間」が津波の予測精度に及ぼす影響について研究を進めてきた。しかしながら、得られたデータが莫大である上に、新型コロナウイルス感染症の影響で解析を担当する研究員の確保にも予想以上の時間を要してしまったため、進捗に遅れがでている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、これまで行ってきた解析結果を取りまとめ、民間航空機を利用した正確かつ迅速な津波数値予報システムの構築の可能性を検討する。また、トンガ沖の海底火山噴火による津波や「あびき」などの予報も可能にする航空機からの海洋波情報の組み合わせの最適化も含め、さらに研究を進めていく予定である。

Causes of Carryover

進捗状況の項でも述べたが、これまで実施した数値実験から得られたデータが莫大であり、新型コロナウイルス感染症の影響で解析人員の確保にも予想以上の時間を要してしまった。そのため、研究期間を再度延長して、解析作業を続けるとともに、研究成果論文の完成を目指していく予定である。

Remarks

日比谷研究室ホームページ
https://www-aos.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~hibiya-lab/