2014 Fiscal Year Annual Research Report
火口近傍観測による火道内物理プロセスの解明 －無人ヘリによるアプローチ－
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26287103
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大湊 隆雄 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70322039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井口 正人 京都大学, 防災研究所, 教授 (60144391)
安田 敦 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70222354)
金子 隆之 東京大学, 地震研究所, 助教 (90221887)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 無人ヘリコプター / 火山噴火 / 火口近傍観測 / 災害軽減 / 火山性地震 / 空中磁気 / 地殻変動 / 赤外画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山の火口近傍は観測上の重要地点である．本研究は，既存の自律型無人ヘリをベースに，空中からの映像やデータ収集に加え，センサー設置や火山灰などの試料採取を遠隔操作で行える「無人ヘリ火山観測システム」を開発して火口近傍へ安全かつ自在にアクセスできる方法を確立し，火道内の物理プロセスの解明と噴火予測精度の向上を目指す．活発な活動を繰り返す桜島，最近噴火した霧島や口永良部島を主実験場として無人ヘリ観測手法の改良・高度化を進めることを目的とする．平成26年度の成果は，以下のとおりである．
（１）無人ヘリ火山観測システムを構成する「設置システム」と「観測モジュール」の開発・改良を進めた．「設置システム」の主要部であるウインチ装置の耐久性と部品可換性を向上させるために，構成部品における市販品の利用率を減らし，自ら制作した部品の割合を増やした．また，観測モジュールの設置・回収時の操作性向上と時間短縮を目的として，装置全体の軽量化とモータの交換による巻き上げ速度の向上を図った．センサーとデータ収録装置，データ伝送装置，電源装置から構成される「観測モジュール」については，電力の不足とモジュール全体の機械的共振によるノイズの発生という問題点を改善するため，電源部の改善と共振ノイズの低減に重点を置いた地震観測モジュール改良を進めた．センサー及びバッテリーを地面に近い脚部に移し，共振ノイズを低減し，強風による転倒を避けるため，重心が低く，横風に強いモジュールを開発した．
（２）桜島において，気候が安定する１０月下旬に火口近傍への地震観測モジュールの設置実験を行った．以前設置した地震計モジュールと空振計モジュールの回収し，地震計を再設置した．また，2011年に噴火した霧島・新燃岳において空中磁気観測を行い，山頂火口を満たしているマグマが噴火後は順調に冷却を続けていることを示す結果を得た．
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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
本年度は，（１）無人ヘリ火山観測システムの開発と改良，（２）桜島における設置実験，（３）火道浅部のマグマプロセスの検討，の３点を行う計画であった．このうち，（１），（２）については予定通り実施できている．（３）については，年度内は設置した観測装置から得られた地震波形データの解析を行い，解析結果は間もなくまとまる見込みである．また，霧島における空中磁気観測を行いマグマの冷却過程が明らかになった．以上から，研究の目的はおおむね順調に達成されつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
設置実験を行うことにより，観測モジュールの開発改良の方向性がより明確になってきた．現在の地震観測モジュールの伝送システムは，データロガー基板の処理速度が遅くデータ通信を間欠的にしか行えないため，リアルタイム性が不十分である．また，これまでの通信にはUSBポート挿入型の市販のデータ通信モジュールを使用していたため，消費電力が大きいため全観測データを送ることが困難であった．これらの機能の制限はリアルタイムに近いデータを必要とする防災面での利用の障害となっていた．これらの問題点を克服するため，以下の改良を行う．1)太陽電池の追加によって電力の余力を持たせること，データロガー基板の設計を見直し，組込型の携帯通信チップを基板に直接組込み等の対策により，低消費電力化とデータ伝送の高速化を進める．2) 携帯通信網と常時接続するよりは間歇的に接続してバースト的にデータを伝送する方が消費電力的に有利である．通信パタンを間歇的なものに変更するとともに，最適な送信間隔を見出すためのテストを行う．3)消費電力の大きい加速度センサーの代わりに，消費電力の不要なムービングコイル型速度センサーを使用する．
地殻変動観測モジュールについても，現在のモジュールの形態では観測精度が上下方向で2-3cm，水平方向で4-5cm程度であることが明らかになっており，アンテナ取付位置の改良や，ノイズ遮蔽版の追加などにより精度向上を進める予定である．
以上の機器開発を進めるとともに，設置実験のターゲットとして，２０１４年８月の噴火後，火山ガス放出量が急増しつつある口永良部を観測対象に加え，より多様な観測状態に対応できるための観測データ蓄積を進める．
無人ヘリ観測により得られる火口近傍データを，火山ガスなど他の観測データと比較することにより，火道浅部の物理プロセスを推定する．
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| Causes of Carryover |
他大学の研究分担者が研究地合わせのために上京するための旅費として計上していたが，廉価な航空券を購入したために予定額より7336円少なく済んだため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
他大学の研究分担者が研究打ち合わせで上京する際に，今年度分の旅費と合わせて使用する．
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