2016 Fiscal Year Annual Research Report
可聴下波動伝播特性による南極域の多圏融合物理現象解明と温暖化影響評価
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26241010
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| Research Institution | National Institute of Polar Research |
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Principal Investigator |
金尾 政紀 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (40233845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坪井 誠司 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球情報基盤センター, 部長 (90183871)
平松 良浩 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (80283092)
山本 真行 高知工科大学, システム工学群, 教授 (30368857)
岩田 貴樹 常磐大学, コミュニティ振興学部, 准教授 (30418991)
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
石原 吉明 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究開発員 (80400232)
豊国 源知 東北大学, 理学研究科, 助教 (90626871)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 可聴下波動 / 南極域 / 多圏融合物理現象 / 微気圧変動 / 波浪脈動 / 氷河地震 / 波動伝播モデリング / 温暖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極域における可聴下周波数帯域の波動伝播特性による多圏システム間の物理相互作用解明に向けて、平成28年度は以下の内容を実施した。
氷河地震関連では、昭和基地の地震検知率の統計解析を継続し、検知率の季節依存性と気温・海氷・風速データとの相関を詳細に調べた（岩田、他）。南極・昭和基地で2014年に記録された氷震微動について波形・周波数変動の特徴を詳細に分類し（平松、他）、基地の位置する東オングル島での地震アレイデータ解析より、周辺のタイドクラックを起源とするイベント検知を行った（中元、山本、他）。さらに、リュツォ・ホルム湾域の氷山・海氷・氷河変動に伴う高周波共鳴地震微動を衛星データと対比して、定着氷と氷山の衝突等、発生原因について考察した（Kanao, 2017）。
広域解析では昭和基地及び周辺氷床上の微気圧変動アレイ観測データからは、各周波数帯の波動の到来方向推定を行い、リュツォ・ホルム湾の波浪や海氷振動を起源とするイベント検知を行った（Murayama et al., 2017）。その結果、2015年4月の海氷流出時期と震源位置との明瞭な相関が得られた。また、同地域でのインフラサウンドおよび可聴音の比較観測から、氷河崩落に伴うと考えられるイベント検出を行った（山本、石原、他）。
波動伝播モデリングでは、南大洋の脈動による微気圧擾乱の励起様式と、大気-海洋-固体地球間カップリングの、有限要素法による精密モデリングを継続した（松村、他）。また、グリーンランド氷床観測点のノイズ相関解析により、地震表面波の速度変化を元に氷床下部の底面溶解や圧雪状態について、4年半の期間の経年及び季節変化を調べた (豊国、他）。
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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
時系列解析では、昭和基地の微気圧計の2008‐2016年の連続データのスペクトル解析から、脈動と微気圧擾乱の短時間変動、日周・季節変化、並びに長期間の経年変化が得られ、気象データと良い相関が得られた（石原、他）。
氷河地震関連では、昭和基地の地震検知率の統計解析から季節依存性と気温・海氷との相関が詳細に調べられ、また検知地震数の長期変動について検討された。さらに、南極の定常基地及び野外アレイ観測データにより、氷震イベントの同定と分類、震源位置の推定が行われた。南極現地における雪氷圏変動との関連について成果が得られつつある。
広域解析では昭和基地の微気圧変動データから、南大洋波浪や海氷変動の到来方向推定がアレイ解析で行われ、海氷流出イベントとの相関が得られた。リュツォ・ホルム湾域のインフラサウンドおよび可聴音の比較観測からは、氷河崩落に伴うイベント検出が行われた。また、砕氷船「しらせ」船上の南大洋波浪の解析から、船体動揺による高度変化の影響について評価した（柿並、山本、他）。さらに、西南極テラノバ湾の韓国ジャンボゴ基地でのインフラサウンド観測の初期データ解析により、同地域の波浪脈動の変動について考察した（金尾、他）。
波動伝播計算では、多圏間の物理相互作用メカニズム推定のため、大気-海洋のマルチスケール・カップリングのモデリングが行われ、また氷床観測点のノイズ相関解析により、地震表面波の速度変化を元に氷床下部の底面溶解や圧雪状態について、経年及び季節変化が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度までを継続し、固体地球と大気・氷床・海洋との物理相互作用で生じる波動伝播現象解明を進める。昭和基地と周辺域の微気圧データから、南大洋波浪による脈動の時系列解析、海氷消長に伴う地震動の活動度、等を継続する。また極域に特有な励起源を仮定した波動伝播特性のモデリングと多圏間カップリングを継続して研究する。
時系列解析では、昭和基地の微気圧記録を最新データ（～2017）まで解析し、海洋波浪による微気圧擾乱の振幅・周波数の長期間変動を調べ、気象・海氷データと比較して表層環境の影響を評価する。
氷河地震では、地震検知率の時間変動の統計解析を継続すると共に、気温以外に風向・風速・海氷分布との相関を調べる。また雪氷圏での破壊・衝突現象を起源とする氷震微動の時間空間変動を調べ、表層環境データとの関連を検討する。さらに昭和基地周辺でのアレイデータから、周辺の氷震の検知・到来方向・震源決定を継続して行う。
広域解析では、南極域の微気圧観測データから中規模、及び大規模アレイ解析を行い、小アレイの結果と比較して解析空間スケールの最適化を行う。また、砕氷船「しらせ」船上の南大洋波浪の解析をまとめ、船体動揺による高度変化の影響を除去して波浪起源微気圧変動の緯度分布を推定する。
波動伝播計算では、大気-海洋-固体地球-雪氷圏の多圏間カップリングによる伝搬様式を推定する。特に海岸等の境界条件の推定、データ同化手法導入により、観測データを再現するための現実的なモデルを構築する。また、氷床観測点のノイズ相関解析による、氷床下部の底面溶解や圧雪状態の経年・季節変化について、さらにデータ解析を継続する。
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[Presentation] Does seismology enable long-term monitoring of ice sheet?2016
Author(s)
Toyokuni, G., Takenaka, H., Takagi, R., Kanao, M., Tsuboi, S. and Tono, Y.
Organizer
第7回極域科学シンポジウム、OG-02
Place of Presentation
国立極地研究所（立川・東京）
Year and Date
2016-11-29 – 2016-12-02
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[Presentation] CHARACTERISTIC ATMOSPHERE AND OCEAN INTERACTIONS IN THE COASTAL AND MARINE ENVIRONMENT INFERRED FROM INFRASOUND DATA AT TERANOVA BAY, WEST ANTARCTICA2016
Author(s)
Kanao, M., Park, Y., Murayama, T., Lee, W. S., Yamamoto, M.-Y., Yoo, H. J., Ishihara, Y., Kim, J. S., Oi, T and Jung, J. H.
Organizer
The 22nd International Symposium on Polar Sciences (ISPS), PS-006
Place of Presentation
Korea Polar Research Institute (Incheon, Repubic of Korea)
Year and Date
2016-05-10 – 2016-05-11
Int'l Joint Research
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