| 研究課題/領域番号 |
20K04097
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 九州大学 (2022)
東北大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
江本 賢太郎 九州大学, 理学研究院, 准教授 (80707597)
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| 研究分担者 |
中原 恒 東北大学, 理学研究科, 准教授 (20302078)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | DAS / 光ファイバー / 高密度地震観測 / 短波長不均質構造 / 高密度観測 / 短波長不均質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光ファイバーケーブルを利用したDAS(Distributed Acoustic Sensing)観測が地震学において急速に広まりつつあり、近い将来にスタンダードな観測方法の一つになると期待されている。このDAS観測の最大の特徴は、従来の観測と比較して圧倒的に高密度なデータが得られる点である。本研究では、火山と内陸活断層付近のそれぞれにおいてDAS観測を行い、高密度観測の特徴を生かすことで、内陸活断層の構造を解明し，さらに微小な亀裂などによる速度不均質(短波長不均質)も評価する．新しい観測であるDASデータから、より多くの情報を引き出す手法開発も本研究の期待される点である。
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| 研究実績の概要 |
光ファイバーケーブルを用いたDAS（Distributed Acoustic Sensing）により，微細な不均質構造を明らかにするために観測・解析を進めた．2022年3月末から約1ヶ月間、国道4号沿いに国土交通省が敷設した光ファイバーケーブルを借用し、DAS観測を行った．全長50km，測定間隔5m，合計約10,000チャンネルという超高密度データである．同時に２つの光ファイバーケーブルで計測可能な装置であったため，国道47号に沿った光ファイバーケーブルでも計測を行った．DAS観測と並行し，ケーブル沿いのある場所に設置したビデオカメラで，通過する車両の様子を記録した．通過した車両のホイールベースや重量を用いて計算した歪の理論波形とDASで観測された波形を比較し，その場所での地面の剛性率を推定することに成功した．この手法を用いれば，道路沿いの光ファイバーケーブルを用いてDAS観測を行い，車の振動を利用することで，道路に沿った地中浅部の空間変化を高解像度でイメージングできると期待される．観測波形解析と並行し，DASで計測される歪という物理量に対する理論的研究も進めた．２点観測点間の相互相関関数から，その間を伝播するグリーン関数を抽出する地震波干渉法に関して，歪の場合における相互相関とグリーン関数の関係を数理的に示した．また，多重前方散乱近似に基づき，歪エンベロープの形状を理論的に示した．これをDAS観測記録に適用し，ケーブルに沿った地下の微細不均質構造が推定することが可能であると考えている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
従来の地震計とは異なる歪という物理量であるDAS記録を正しく解釈するための理論モデルの発展は，観測に先行して進められた．当初は初年度に予定していた国道4号でのDAS観測が最終年度に遅れて実施となったため，そのデータの解析がまだ十分ではない．この観測実施に関しては，観測機材のスケジュールの都合もあったが，過去に同様区間で行ったDAS観測とは異なる機材をすることで，低周波まで良好な歪データを得ることができた．現在，一部区間のデータを用いて地下の浅部構造が詳細に推定できること可能であることを示せたが，これを光ファイバーケーブルに沿った複数区間で行う必要がある．また，発展させた理論モデルを観測データに適用することも必要である．
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| 今後の研究の推進方策 |
前述の通り，観測記録の解析が十分ではないため，当研究費の研究期間を1年延長することとした．国道4号で計測したDAS記録の解析を進め，地下構造の詳細な空間変化の推定を目指す．この際，発展させた理論モデルの適用も行い，歪という物理量から地下の微細不均質構造の推定が可能であることを示す．また，別予算で熊本県の国道3号でDAS観測を実施した．この区間は，国道4号と同様に断層帯付近を通るものであり，両者を比較した考察もおこなう予定である．
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