2021 Fiscal Year Research-status Report
Real-time monitoring of marine volcanic activities using remote seafloor observatories
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20K21066
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
松本 浩幸 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), 主任研究員 (80360759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉岡 裕子 神戸大学, 海洋底探査センター, 教授 (00359184)
中村 武史 一般財団法人電力中央研究所, 地球工学研究所, 主任研究員 (40435847)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 火山 / 水中音波 / 地震計 / 圧力計 / ハイドロフォン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海域火山（火山島および海底火山）は活動のグランド・トゥルースが取得しにくく、噴火の予測や早期検知が格段に困難なことが課題となっている。本研究は、既存の海底観測ネットワーク（DONETやS-net）を利用して海域火山の活動を常時監視する手法を提案する。海域火山活動に関連する水中音波シグナルが遠方まで伝播する特性に着目して、既存の地震と津波に関する海底観測ネットワークを利用することにより、海域火山活動を常時リモート監視する体制の実現を目指している。
本研究では包括的核実験禁止条約機関（CTBTO）の国際監視制度（IMS）のハイドロフォンアレイの観測データをグランド・トゥルースとしてデータ解析を進めることにしている。予備的な検討として、2022年1月のフンガトンガ・フンガハアパイカルデラ（フンガトンガ火山）の海底噴火にともなう水中音波のデータ解析をCTBTOのIMS局の水中音波ユニットの研究者と連携して行った。その結果、米国領Wake島のハイドロフォンアレイで、火山活動にともなう水中音波ならびに津波が観測されていることを確認した。
また、前年度からの継続的な取り組みとして、光ファイバセンシング技術の一つである分散型音響センシング（DAS）による水中音波の検知性能を考察した。従来は光源から光ファイバ長50 kmまでの計測が可能であったが、より長距離計測が可能なDASを海底ケーブルに適用した。光ファイバ長100 kmまでの観測とノイズレベルの評価を行い、DASによるシグナルの検知性能について検証した。これらの検討結果は国内外の学会で発表して、地球物理を専門とする科学者と本研究の着眼点と有効性について議論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で取り扱う海底観測ネットワークは、南海トラフのDONETと日本海溝のS-netを想定している。またグランド・トゥルースとなる水中音波のデータとして、CTBT国際監視制度のハイドロフォンデータを想定している。予備的に2022年1月のフンガトンガ火山の海底噴火にともなう水中音波のデータ解析は行い、データ解析に必要なグランド・トゥルースは得たが、既存の海底観測ネットワークのデータ解析には至っていない。これらの理由により、本研究の進捗はやや遅れているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CTBT国際監視制度のハイドロフォンアレイで水中音波が観測されていることが確認できた2つの海域火山活動、すなわち2021年8月の福徳岡ノ場ならびに2022年1月のフンガトンガ火山の海底噴火にともなう水中音波のデータ解析をする。とくに小笠原諸島に位置する福徳岡ノ場は、火山活動にともなう水中音波がDONETやS-netでも観測されていることが予想される。また火山活動が活発化した、噴火浅根（北硫黄島）と西之島にも近いことから、本研究の有効性を示す重要なアプリケーションとなる。
また水中音波はDASにより効果的に検知できることがわかったので、海域火山活動に関連するDAS観測のデータ解析も同時に進める。具体的には、2021年度に鬼界カルデラ周辺での火山性地震の連続観測やエアガン調査を実施したときの観測データがある。研究代表者と研究分担者はこれらのDAS観測に計画段階から参画してきたので、海域火山の近傍で取得されるDAS観測のデータ解析を進める。そして、光ファイバセンシング技術が海域火山のリモート監視に資するかどうかの検証も併せて行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は、CTBT国際監視制度のハイドロフォンアレイのデータ取得および解析プログラムの整備を行った。また本研究に関連する海域火山のDAS観測のデータ解析は、海洋研究開発機構の計算機システムを利用して実施した。これらの理由により、データ解析に必要なワークステーションの購入が次年度以降になった。次年度は、CTBT国際監視制度のハイドロフォンアレイおよび海底観測ネットワークの観測データを同時に解析するため、データを大容量NASに保存し、手元のワークステーションで効率よく解析を進める計画である。
本年度は、国際学会および研究打合せが全てオンラインで行われたため、旅費の支出がなかった。さらに本年度見込んでいた、論文投稿するための英文校正の支出もなかった。次年度は、国際水中音波ワークショップ等の国際学会が対面形式で開催され、参加を計画しているためこれらの支出が見込まれる。
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Research Products
(5 results)
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[Presentation] Hydroacoustic observations using Distributed Acoustic Sensing technology on a fiber-optic submarine cable2021
Author(s)
Hiroyuki Matsumoto, Eiichiro Araki, Toshinori Kimura, Gou Fujie, Kazuya Shiraishi, Takashi Tonegawa, Koichiro Obana, Ryuta Arai, Yuka Kaiho, Yasuyuki Nakamura, Takashi Yokobiki, Shuichi Kodaira, Narumi Takahashi, Robert Ellwood, Victor Yartsev, and Martin Karrenbach
Organizer
CTBT Science and Technology Conference 2021 (SnT2021)
Int'l Joint Research
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