SPPIM: South Pacific Plume Imaging with floating robots

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H00731
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 大林 政行 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (30359179)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉岡 裕子 神戸大学, 海洋底探査センター, 教授 (00359184)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 海洋地震観測 / ハイドロフォン / 太平洋プルーム / 地震波トモグラフィー / フロート / 海底火山

Outline of Annual Research Achievements

全マントルで均一かつ高解像度に地震波速度構造を得るトモグラフィーに向け、海洋地震観測をハイドロフォン搭載海中浮遊型ロボット（MERMAIDフロート）50台を用いて南太平洋で日仏米４カ国共同により2019年に開始したが、50台中40台は現在も観測稼働中である。随時MERMAIDフロートから送られてきた海底で地震P波から変換された水中音波波形データを参加４カ国で解析し、蓄積された走時データを用いてトモグラフィーを実行したが、走時解析に不備があったことが判明し、現在走時解析をやり直しているところである。
MERMAIDフロートは深海サウンドチャネルに当たる水面下1500mを漂流するため、海底火山等によるT－phaseを観測可能であり、実際に2022年1月15日に起きたフンガ・トンガ＝フンガ・ハアパイ火山で海底火山大規模爆発的噴火に伴うT－phaseが観測された。各フロートのT－phase波形データの相関をとることでフロート間のT－phase走時差を測定し、走時差データを用いてT－phaseの発生源を求めると共に地震波形等で示唆される噴火イベントとは異なる噴火の様子がT－phaseによって描写できることを示した。
2023年10月9日鳥島近海で地震によって八丈島に0.6mの津波が観測されたが、地震規模から予想されるよりもはるかに大きな津波であったと指摘されている。津波原因とされる地震を含め10月9日午前4時40分（日本時間）から2時間の間に13回の顕著なT－phase が観測されている。小笠原海溝付近を漂流していたMERMAIDフロート２台の含め海洋島、海底ケーブル等の地震計、ハイドフォンデータから、T－phaseの走時差を測定し、13個のT－phase発生源を求めたところ地震孀婦岩の西にある孀婦海山に集中していることが分かった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Princeton University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Princeton University
• [Int'l Joint Research] GeoAzur(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: GeoAzur
• [Int'l Joint Research] SU STech(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: SU STech
• [Journal Article] Global P-wave and joint S-wave tomography in the North Pacific: Implications for slab geometry and evolution (2023)
  • Author(s): Fu, Y., Wang, Z., Obayashi, M.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 128 Pages: －
  • DOI: 10.1029/2023JB027406
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Re-location and integration into the ISC Bulletin of earthquakes recorded by hydro-acoustic MERMAID instruments freely floating in the South Pacific Ocean (2024)
  • Author(s): Dalija Namjesnik, Karin Sigloch, Joel D. Simon, Tom Garth, James Harris, Dmitry Storchak, Frederik. J. Simons, Sebastien Bonnieux, Yong Yu, Masayuki Obayashi
  • Organizer: EGU 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MERMAIDフロートによる南太平洋下における地震P波記録 (2023)
  • Author(s): 大林 政行、近藤 優子、吉光 淳子、村上 聡、杉岡 裕子、Simon Joel
  • Organizer: 日本地震学会2023年度秋季大会
• [Presentation] MERMAIDで検出された2022年トンガ火山噴火に伴うT-phase解析 (2023)
  • Author(s): 村上 聡、大林 政行、杉岡裕子、近藤 優子、吉光 淳子、Joel SIMON、Yong YU
  • Organizer: 日本地震学会2023年度秋季大会
• [Presentation] 有限周波数トモグラフィによる南米中南部の３次元P波速度構造の推定 (2023)
  • Author(s): Yuko Kondo, Masayuki Obayashi, Hiroko Sugioka, Hajime Shiobara, Aki Ito, Masanao Shinohara, Hikaru Iwamori, Masataka Kinoshita, Matthew Miller, Carlos Tassara, Javier Ojeda
  • Organizer: 日本地震学会2023年度秋季大会
• [Presentation] Seismic velocity structure beneath South America from finite-frequency tomography (2023)
  • Author(s): Yuko Kondo, Masayuki Obayashi, Hiroko Sugioka, Hajime Shiobara, Aki Ito, Masanao Shinohara, Hikaru Iwamori, Masataka Kinoshita, Matthew Miller, Carlos Tassara, Javier Ojeda
  • Organizer: JpGU 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The 15 January 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Eruption as Recorded by MERMAIDs Adrift in the Pacific: Investigating the Effect of Bathymetric Occlusion on Hydroacoustic Signature (2023)
  • Author(s): Joel D. Simon, Yong Yu, Masayuki Obayashi, Hiroko Sugioka, Frederik Simons, Jessica C E Irving and The Earthscope-Oceans Consortium
  • Organizer: AGU2023
  • Int'l Joint Research