2020 Fiscal Year Research-status Report
A Study on monitoring of seismic EM waves focusing on a low-frequency range below 10 Hz
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20K05053
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河合 淳 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (10468978)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | SQUID / 地震 / シューマン共鳴 / 電離層アルフヴェン波共鳴 / 背景ノイズ / 差分計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高磁場分解能を有する超伝導量子干渉素子（SQUID）磁力計を2か所に設置し，ELF帯域の低周波領域（DC～100Hz）における電磁波の精密な比較観測を行い，地震活動に関連する電磁波現象の検出を試みることである。特に，従来の誘導コイルが苦手な10Hz以下の帯域に着目し，異常な信号だけでなく、その帯域で常時観測されるシューマン共鳴（SR）や電離層アルフヴェン波共鳴（IAR）と地震活動の相関および背景ノイズレベルの変化についても解析し，10Hz以下の超低周波領域での地震電磁気現象のモニタリングの可能性を検証する。
観測場所として選択した、能登半島（輪島市門前地区皆月）と白山麓（白山市白峰地区西山）にSQUID磁力計1台ずつをそれぞれ設置し、電磁波観測を行った。両者の距離は直線で約130km離れている。同時観測期間は9/11から積雪期に入る11月末までであった。
同時観測データの比較解析を行った結果、シューマン共鳴の基本波信号の振幅強度は皆月と西山でほぼ同じことがわかった。これにより、両観測データの差分を取ることで、シューマン共鳴の影響は低減できることが確認できた。このことは、その周波数帯域に地震イベントに起因する電磁波がある場合、ノイズとなる常時存在するシューマン共鳴の影響を低減して地震活動にのみ起因する信号を抽出することができる可能性を示唆する。他方、もし地震活動がシューマン共鳴に影響を及ぼす場合には差が生じる可能性があり、差分計測の有効性が示されたと考えられる。また、背景ノイズの変化については、日変化、季節変化を確認することができた。
観測期間中に観測地近傍で発生した地震はM1ないしM2クラスであったが、現時点で地震活動に起因すると思われる有意な信号は確認できていない。
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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
本研究の大前提である2地点でのSQUID磁力計による電磁波連続観測については、これを確実に遂行することができ、データを得ることができた。この点に関しては計画通り進んでおり、現時点で大きな問題は発生していない。ただし当初の計画では、令和2年5月頃より観測を開始する予定であったが、新型コロナウィルスの蔓延に伴う緊急事態宣言下での出張制限の影響等を受け、皆月の装置設置は6月末にずれ込み、制限解除された後の6/25からの開始となった。また、西山についても同様に設置が遅れ、8月初めに一旦設置したものの設置直後にSQUIDセンサの不具合が発生し、一旦修理を行って再度9/11からの開始となった。準備段階では問題無かったが、野外での設置時に不具合が発生したことは今後の反省材料である。一方、地震活動に関しては、今回の同時観測期間において観測地点の近傍ではM4クラス以上の地震活動は発生せず、M1ないしM2クラスがほとんどであった。
フランスのグループとのデータ比較などの研究協力に関しては、新型コロナウィルスの影響で先方の研究活動が滞っており、実質的にペンディングであった。
以上のような進捗状況ではあったが、研究課題の遂行状況としては概ね順調であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の大前提である2地点でのSQUID磁力計による電磁波連続観測については、確実に遂行することができ、高感度なデータを得ることができた。この点に関しては計画通り進んでおり、現時点で大きな問題は発生していない。ただし当初の計画では、令和2年5月頃より観測を開始する予定であったが、新型コロナウィルスの蔓延に伴う緊急事態宣言下での出張制限の影響等を受け、皆月の装置設置は6月末にずれ込み、制限解除された後の6/25からの開始となった。また、西山についても同様に設置が遅れ、8月初めに一旦設置したものの設置直後にSQUIDセンサの不具合が発生し、一旦修理を行って再度9/11からの開始となった。準備段階では問題無かったが、野外での設置時に不具合が発生したことは今後の反省材料である。一方、地震活動に関しては、今回の同時観測期間において観測地点の近傍ではM4クラス以上の地震活動は発生せず、M1ないしM2クラスがほとんどであった。
フランスのグループとのデータ比較などの研究協力に関しては、新型コロナウィルスの影響で先方の研究活動が滞っており、実質的にペンディングであった。
以上のような進捗状況ではあったが、研究課題の遂行状況としては概ね順調であると考えている。
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| Causes of Carryover |
令和2年度の当初計画では、皆月の観測期間を約32週間、西山の観測期間を約24週間と見込んでいた。両者とも、約3週間に一度の液体ヘリウムの補充やバッテリ交換作業が必要であり、設置・撤収を含め延べ20回程度の出張を予定していた。しかしながら、新型コロナウィルスの蔓延に伴う緊急事態宣言下での出張制限等の影響を受け、当初予定していた観測の開始が遅れたことで全体の観測期間が短くなった。従って、出張回数が減ってしまい（14回）、出張費の消化が計画通りに進まなかった。SQUID磁力計を超伝導状態に保つために必要な液体ヘリウムについても、観測期間が短くなったことで使用量が減り、購入量が当初予定より少なくなった。観測開始が遅くなったことで解析データの量も減ったことから、購入予定のデータ解析パソコンの購入は次年度以降に見送ることとした。
令和3年度については、新型コロナウィルスの状況次第ではあるが、出来るだけ長期の観測を遂行してデータを蓄積することを最優先し、必要な経費の支出に努める予定である。
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