| 研究課題/領域番号 |
21KK0081
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小川 康雄 東京工業大学, 理学院, 教授 (10334525)
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| 研究分担者 |
石須 慶一 兵庫県立大学, 理学研究科, 助教 (80880054)
南 拓人 神戸大学, 理学研究科, 助教 (90756496)
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| 研究期間 (年度) |
2021-10-07 – 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 |
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 火山モニタリング / 人工電磁探査 / 周波数コム信号 / 水蒸気噴火 / ニュージーランド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水蒸気噴火のトリガーとなる地下の熱水やガスの分布とその変動を捉えることは、既存の地震学的・測地学的な地球物理観測では困難である。一方、比抵抗は熱水やガスの分布に敏感な物理量であるため、電磁場でリモートセンシングすることによって、地下の熱水やガスの分布の時間変動を検知することができる。本研究では、高精度に制御された人工的な周波数コム電磁信号源を用いて、火山体を精密にモニタリングするシステムを用いて、ニュージーランド国ワイマング地熱地域のインフェルノ火口湖において、ニュージーランドの研究者と共同して観測を行い、その熱水系の時間変動を精密に捉える観測を実施する。
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| 研究実績の概要 |
日本及びニュージーランドは火山国で、火山防災研究への期待が大きい。水蒸気噴火は、現状ではその前兆を捉えることが困難である。これは、火山体に広がる熱水やガスの分布する構造やその時間変化が、地震や測地の観測から捉えることが難しいことによる。一方、比抵抗は熱水やガスの分布に敏感な物理量であるため、人工電磁場を用いることによって、熱水やガスの分布の時間変動を検知することができる。ニュージーランド国ワイマング地熱地域のインフェルノ火口湖は平均38日周期で湖面が10m上下し、水温も35℃(低水位時)から７５℃（高水位時）まで変動を示すために、熱水系の変動を捉える実験には適したフィールドである。実際の観測に先立って、有限要素法コードを用いた順計算プログラムによって、送受信間距離や、比抵抗構造の概査データをもとに、水蒸気発生による薄い高比抵抗層の出現が捉えられる周波数帯域が、0.1~300Hzであることを確認した。
今年度は実験観測用地に関わる許認可手続きから開始した。送信機は、ワイマング地熱地帯から1km程度離れた牧場に設置し、東西300m、南北250mのダイポールを２つを埋設した。GPSにシンクロナイズした任意波形創出装置から3Vppの電圧を出力し、それを８０倍のパワーアンプを用いて電流ダイポールに4Appの電流を流すことができた。波形は、離散的な対数等間隔な周波数からなる。東西および南北のダイポールからは0.1Hzだけずれた波を20秒繰り返しで送信することによって、テンソル応答を取得することができる。受信機については、インフェルノクレータの周辺に１０ヶ所で展開し、各観測点では水平電場２成分を2400Hzでサンプリングしている。今年度末に、送信点および受信点が配置され、本格的な観測の準備が整った。年度末より送受信観測を開始している。送信信号については携帯電話回線でモニターしている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度よりコロナ禍のために、海外渡航が制限されていたため、現地観測の準備が遅れていた。今年度から、実験のための用地交渉を開始したが、許認可手続きに予想以上に時間がかかり、電流送信用の観測小屋とアンテナケーブルの埋設に関わる役務の実施が遅れた。しかしながら本格的な連続観測を年度末から開始することができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
ようやく観測システムが完成し、連続観測が開始されたので、火口湖の水位変動に関連した電場変動を捉えることが期待される。現地のGNS Science研究所の協力者であるGrant Caldwell氏と協力して、データ取得および解析を進める。さらに、詳細な地形を考慮した３次元比抵抗解析を進める。周期38日で水位および水温の変動が期待されるので、連続的に11月までデータを取得することができれば、比抵抗構造変動の数サイクルにわたる変動を解析することができる。さらに比抵抗構造から水蒸気の分布を求め、インフェルノ火口のダイナミクスに迫ることができ、将来的には噴火予測につなげることができる。
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