Planning of total observation station with "Chikyu" & DONET: toward the simultaneous observation from seafloor to atmosphere

• Project/Area Number: 17K19093
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nuclear engineering, Earth resources engineering, Energy engineering, and related fields
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Ariyoshi Keisuke 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), グループリーダー代理 (20436075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 脇田 昌英 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(むつ研究所), 研究員 (30415989) ; 美山 透 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員 (80358770) ; 吉田 聡 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90392969) ; 市川 香 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40263959)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 海溝型巨大地震 / 黒潮蛇行 / 海底地殻変動 / 海洋変動 / 気象観測 / 海洋観測 / 海底地震津波観測 / 海底地震学 / 海洋科学 / 気象学

Outline of Final Research Achievements

We conducted integral observations of pressure from atmosphere to seafloor, taking advantages of drilling operation trying to penetrate to the mantle of Nankai Trough by the drilling vessel "Chikyu".
We aligned the meteorological sensors along the tower of Chikyu to observe altitude profiles of window vector and temperature with moisture, which detected the passage of storm track along the Nankai Trough. We also attached TD sensors to underwater television and ROV, which succeeded in getting 142 profiles during the drilling operation with highly time resolutions and wide depth range.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、掘削期間に着目した大型船舶の活用により、海上での定点観測という世界的にも貴重なデータの取得の成功例であると考えている。海洋変動と海底地殻変動とのトレードオフは海底圧力に限らず、海底音響測位など他の観測でも生じる問題であるため、今後は他の船でも海底～上空の貫通観測が実施出来るようにすべく、検討を進める。また、間隙圧に含まれる海洋変動成分を海底圧力計を活用することにより軽減させ、海底地殻変動成分の抽出に成功したことは、南海トラフにおける沈み込みプレートの固着過程をモニタリングする上で、誤検知などのリスクを軽減させる有効性を実証した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 米国地質調査所/ワシントン大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Int'l Joint Research] 米国地質調査所/ワシントン大学(米国)
• [Journal Article] Characteristics of Slow Slip Event in March 2020 Revealed From Borehole and DONET Observatories (2021)
  • Author(s): Ariyoshi Keisuke、Iinuma Takeshi、Nakano Masaru、Kimura Toshinori、Araki Eiichiro、Machida Yuya、Sueki Kentaro、Yada Shuichiro、Nishiyama Takehiro、Suzuki Kensuke、Hori Takane、Takahashi Narumi、Kodaira Shuichi
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: 8 Pages: 1-15
  • DOI: 10.3389/feart.2020.600793
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of ocean fluid changes on pressure on the seafloor: Ocean assimilation data analysis on warm-core rings off the southeastern coast of Hokkaido, Japan on an interannual timescale (2021)
  • Author(s): Takuya Hasegawa, Akira Nagano, Keisuke Ariyoshi, Toru Miyama, Hiroyuki Matsumoto, Ryoichi Iwase, Masahide Wakita
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: -
  • DOI: 10.3389/feart.2021.600930
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Ocean's Impact on Slow Slip Events (2020)
  • Author(s): Gomberg J.、Baxter P.、Smith E.、Ariyoshi K.、Chiswell S. M.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 47 Issue: 14
  • DOI: 10.1029/2020gl087273
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 今後の黒潮と周辺海域の国際共同観測を考える 海底圧力計の有効利用に向けた今後の展望 (2020)
  • Author(s): 有吉 慶介・永野 憲・長谷川 拓也・伊東 優治・松本 浩幸
  • Journal Title: 月刊海洋 Volume: 52(7) Pages: 324-331
• [Journal Article] Preface of “Earthquake, volcanism, and physical oceanography” (2019)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Akira Kuwano-Yoshida, Wu-Cheng Chi
  • Journal Title: Marine Geophysical Research Volume: 40 Issue: 4 Pages: 451-451
  • DOI: 10.1007/s11001-019-09397-3
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detectability analysis of interplate fault slips in the Nankai subduction thrust using seafloor observation instruments (2019)
  • Author(s): Ryoichiro Agata, Takane Hori, Keisuke Ariyoshi, Tsuyoshi Ichimura
  • Journal Title: Marine Geophysical Research Volume: 40 Issue: 4 Pages: 453-466
  • DOI: 10.1007/s11001-019-09380-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Correction to: El Ni?o-related sea surface elevation and ocean bottom pressure enhancement associated with the retreat of the Oyashio southeast of Hokkaido, Japan (2019)
  • Author(s): Hasegawa Takuya、Nagano Akira、Matsumoto Hiroyuki、Ariyoshi Keisuke、Wakita Masahide
  • Journal Title: Marine Geophysical Research Volume: 40 Issue: 4 Pages: 513-514
  • DOI: 10.1007/s11001-019-09398-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Integrated Analysis of Geoscience Observations from the Floor to Surface of the Ocean (2021)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi
  • Organizer: Tokai University Online Workshop “Challenges of Marine Observations and Development of International Collaboration”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Future perspective for effective utilization of ocean bottom pressure gauge (2020)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi
  • Organizer: OceanSITE 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Future perspective for effective utilization of ocean bottom pressure gauge (2020)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi
  • Organizer: ITP (International Tsunami Partnership) & Working Group of Vandalism
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONETを用いた海底～大気の同時貫通観測 (2020)
  • Author(s): 有吉 慶介
  • Organizer: 京大防災研一般研究集会「海洋観測データの統合解析に向けた研究集会」
• [Presentation] 海洋観測データの統合解析 (2020)
  • Author(s): 有吉 慶介, 美山 透, 内田 裕, 飯沼 卓史, 川合 義美, 吉田 聡, 小松 幸生, 立花 義裕, 箕輪 昌裕, 高島 祐弥, 岩堀 太紀, 野津 雅人, 渡来 靖, 中村 祐輔, 近藤 誠, 瀬戸 優輝子, 潮岬&「ちきゅう」観測メンバー
  • Organizer: 令和元年度 京都大学防災研究所 研究発表講演会
• [Presentation] An Integrated Observation System from the Ocean Bottom to the Atmosphere to Study Air-Sea Interaction in the Kuroshio Region South of Shionomisaki (2020)
  • Author(s): Kosei Komatsu, Akira Kuwano-Yoshida, Keisuke Ariyoshi
  • Organizer: 令和元年度 京都大学防災研究所 研究発表講演会
• [Presentation] ちきゅう・新青丸・勢水丸と連携した潮岬での陸域気象観測 (2019)
  • Author(s): 吉田 聡, 有吉 慶介, 小松 幸生, 立花 義裕, 藤田 実季子, 野津 雅人, ほか
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONETを活用した海底～大気の同時貫通観測 (2019)
  • Author(s): 有吉 慶介, 飯沼 卓史, 西田 周平, 町田 祐弥, 宮澤 泰正, 美山 透, 内田 裕, 永野 憲, 脇田 昌英, 藤田 実季子,桑谷 立, 藤原 周, 木元 克典, 中野 善之, 川合 義美, 市川 香, 長谷川 拓也, 吉田 聡, 藤 亜希子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 紀伊半島沖黒潮域の海底水圧の時空間変動 (2019)
  • Author(s): 小松 幸生, 吉田 聡, 有吉 慶介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] Implementation of integrated observation from seafloor through atmosphere - past, current, and future plans (2019)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Akira Nagano, Hiroyuki Matsumoto, Nurcan Ozel
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Integrated Ocean and Coastal Networks for Improved Earthquake, Tsunami and Storm for Early Warning and Research (2019)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi , Akira Nagano, Mikiko Fujita, Kaoru Ichikawa
  • Organizer: OceanObs’19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONET を活用した海底～大気の同時貫通観測 (2019)
  • Author(s): 有吉 慶介, 美山 透, 脇田 昌英, 内田 裕, 木元 克典, 中野 善之, 藤原 周, 永野 憲, 西田 周平, 町田 祐弥, 宮澤 泰正, 桑谷 立, 藤田 実季子, 川合 義美, 青池 寛, 市川 香, 酒見 亮佑, 油布 圭, 吉田 聡, 藤 亜希子, 長谷川 拓也
  • Organizer: 海洋理工学会2019年度秋季大会
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONET のトータル観測ステーション計画（経過報告）：海底～大気の同時貫通観測 (2018)
  • Author(s): 有吉 慶介, 美山 透, 脇田 昌英, 内田 裕, 木元 克典, 中野 善之, 藤原 周, 永野 憲, 西田 周平, 町田 祐弥, 宮澤 泰正, 桑谷 立, 藤田 実季子, 川合 義美, 青池 寛, 市川 香, 酒見 亮佑, 油布 圭, 吉田 聡, 藤 亜希子, 長谷川 拓也
  • Organizer: ブルーアースサイエンス・テク2019
• [Presentation] A total station plan combined with D/V Chikyu and DONET:simultaneous observation from seafloor to atmosphere (2018)
  • Author(s): Keisuke ARIYOSHI, Shuhei NISHIDA, Yuya MACHIDA, Takeshi IINUMA, Hiroshi UCHIDA, Akira NAGANO, Toru MIYAMA, Yasumasa MIYAZAWA, Masahide WAKITA, Mikiko FUJITA, Takuya HASEGAWA, Kan AOIKE, Tatsu KUWATANI, Akira KUWANO-YOSHIDA, Kaoru ICHIKAWA, Akiko TOH
  • Organizer: AOGS 15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A total station plan combined with “Chikyu” and DONET: A trial of simultaneous observation from seafloor to atmosphere (2018)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Shuhei Nishida, Yuya Machida, Takeshi Iinuma, Hiroshi Uchida, Akira Nagano, Takuya Hasegawa, Toru Miyama, Yasumasa Miyazawa, Masahide Wakita, Tatsu Kuwatani, Kan Aoike, Mikiko Fujita, Akira Kuwano-Yoshida, Akiko To, and Kaoru Ichikawa
  • Organizer: Oceans’18MTS_IEEE
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONET のトータル観測ステーション計画：海底～大気の同時貫通観測 (2018)
  • Author(s): 有吉 慶介、美山 透、吉田 聡、脇田 昌英、内田 裕、市川 香、青池 寛、永野 憲、長谷川 拓也、西田 周平、町田 祐弥、飯沼 卓史、宮澤 泰正、桑谷 立、藤田 実季子、藤 亜希子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] A total station plan combined with “Chikyu” and DONET: A trial of simultaneous observation from seafloor to atmosphere (2018)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Shuhei Nishida, Yuya Machida, Takeshi Iinuma, Hiroshi Uchida, Akira Nagano, Takuya Hasegawa, Toru Miyama, Yasumasa Miyazawa, Masahide Wakita, Tatsu Kuwatani, Kan Aoike, Mikiko Fujita, Akira Kuwano-Yoshida, Akiko To, and Kaoru Ichikawa
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「ちきゅう」&DONET のトータル観測ステー ション計画（序報）：海底～大気の同時貫通観測 (2018)
  • Author(s): 有吉 慶介, 宮澤 泰正, 美山 透, 吉田 聡, 長谷川 拓也, 永野 憲, 内田 裕, 青池 寛, 桑谷 立, 脇田 昌英, 飯沼 卓史, 町田 祐弥, 西田 周平, 藤 亜希子, 藤田 実季子, 市川 香
  • Organizer: ブルーアースサイエンス・テク2018
• [Presentation] A total station plan combined with “Chikyu” and DONET: simultaneous observation from seafloor to atmosphere (2018)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Toru Miyama, Masahide Wakita, Yasumasa Miyazawa, Hiroshi Uchida, Akira Nagano, Shuhei Nishida, Yuya Machida, Tatsu Kuwatani, Takuya Hasegawa, Mikiko Fujita, Kan Aoike
  • Organizer: Ocean Science Meeting 2018
• [Remarks] 本州の最南端で地球を測る
  • URL: http://www.eps.sci.kyoto-u.ac.jp/research/advance/09/index.html
• [Remarks] Chikyu Add-on Program:「ちきゅう」& DONETを活用した同時貫通観測
  • URL: http://www.godac.jamstec.go.jp/catalog/data_catalog/metadataDisp/CAP_001
• [Funded Workshop] JpGU-AGU Joint Meeting 2020 (2020)
• [Funded Workshop] Asia Oceania Geoscience Society (2018)