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市民サイエンスによる津波検知を目指す超多点高精度気圧観測の試行研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K18872
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
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
研究機関九州大学

研究代表者

中島 健介  九州大学, 理学研究院, 准教授 (10192668)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード津波 / インフラサウンド / 微気圧計 / 乱流 / トンガ火山噴火 / ラム波 / 天体衝突 / 逆問題 / 市民サイエンス / 防災
研究開始時の研究の概要

津波に伴って発生する気圧変動は、津波の波高や継続時間についての定量的な情報を含んでいる。一方、近年の技術的進歩により、津波に伴う気圧変動を一般市民自らが測定できる可能性が開けている。本研究では、(1) 実際に安価かつ高性能な気圧計を多数作成し、(2) その性能を検証し、(3)作成した気圧計を九州大学伊都キャンパス周辺で九州大学の学生等に配布して気圧測定を行わせる実証実験を行う。これにより、市民サイエンスによる津波警戒システムの実現に向けた技術的社会的課題を整理する。自らの測定により防災に寄与する経験により、市民のサンプルとしての学生にどのような意識の変化が生じるかにも注目する。

研究実績の概要

前年度作成したMEMS容量式気圧センサDPS310を用いた小型高感度気圧計を九州大学伊都キャンパス内の複数の建物に設置して並行観測を行った。その結果、横幅40スパン10階建程度の大きな建物内の気圧変動がノイズも含めて基本的に同一であるのに対して、複数の回廊で接続されていても異なる建物ではノイズ成分の変動が全く異なることがわかった。また、風に伴うO(10秒)の時間スケールの変動の振幅は、建物のサイズに強く依存する。これらのことから、複数の大きな建物内に複数の気圧計を設置して結果を総合的に解析することにより、自然変動と人工的ノイズを低減して、O(10秒)程度以上の長時間スケール気圧変動についての良質のデータを得られる可能性が見出された。また小型高感度気圧計100台を数メートルの範囲に集中配置して行った観測を時空間スペクトル解析し、検出される擾乱移動速度と風速が比較的良く対応することを見出した。
数十km程度の領域の気圧多点観測を解析して津波起源のラム波を自動検出する方法について考察を継続し、その実現可能性の見通しが立つと同時に理論的背景の理解が進んだ。また数百km程度の広い領域での気圧観測から、津波波源における津波高を推定する考察を始めた。
能登半島地震に伴うとみられる気圧変動を捉えたが、これは当初想定していたラム波ではなく、大気上層で屈折した音波と考えられる。これより、必ずしも巨大でない地震からも有意な気圧波が放射されること、および、ラム波以外の波動も重要であることがわかり、津波早期警戒の目的で重要な示唆を提供している。
九州大学の「少人数セミナー」として学生自身が気圧観測を行う活動を試行した。文理幅広い受講者に好評だったが、参加者数は少なかった。
前年度に扱った火山、天体衝突起源の波動の理論的考察を継続した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

建物内外での自然、人工起源のノイズの扱いの理解は概ね計画通りに進行した。
結果の解析に用いる理論的枠組みの検討は、計画で想定していたよりも高度に進行している。
一方、津波、火山、天体衝突を含めた総合的なラム波励起の論文化は、一部に理論的課題が残っていることが見出されて、今年度も投稿できておらず、計画に遅れが出ている。
また、最終年度に行う予定している、学生の協力による分散的観測の実施にむけて、試行の結果、協力者をどのように確保するかが新たな課題として見出された。
以上、予定より進んでいる部分、遅れている部分を総合して、「概ね計画通り」と判定する。

今後の研究の推進方策

最終年度学生の協力を得て行う気圧計測は、気圧データ自体を収集する自然科学的な目的とともに、測定に協力する学生の側に防災につながる意識の変化が生じるかを吟味する社会心理学的な目的も念頭においている。このうち後者の目的達成には研究代表者の災害の現場と防災の啓蒙における経験が不足するため、これを補い研究全体の成果を最大化するために、杉本めぐみ博士(大阪大学准教授)を研究分担者に追加する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Observation and simulation of atmospheric gravity waves exciting subsequent tsunami along the coastline of Japan after Tonga explosion event2022

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Yasuhiro、Yamamoto Masa-yuki、Nakajima Kensuke、Hamama Islam、Saito Hiroaki、Kakinami Yoshihiro、Yamada Masumi、Ho Tung-Cheng
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 22354-22354

    • DOI

      10.1038/s41598-022-25854-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 色々な地球物理学的現象が励起する大気ラム波の特徴2023

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逆問題による大気ラム波自動検出の試み2023

    • 著者名/発表者名
      今田衣美、中島健介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微気圧変動の超多点集中観測の試み2023

    • 著者名/発表者名
      平峯拓実、今田衣美、中島健介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠地で観測された気圧変動からのツングースカイベントの制約2023

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逆問題による大気ラム波自動検出の試み2023

    • 著者名/発表者名
      今田衣美、中島健介
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 微気圧変動の超多点集中観測の試み2023

    • 著者名/発表者名
      平峯拓実、今田衣美、中島健介
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ツングースカ天体衝突の遠地気圧変動からの再吟味2023

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      2022 年度プラネタリーディフェンス・シンポジウム (第 14 回 スペースガード研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気ラム波と海洋の結合についての考察2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] トンガ火山噴火により励起された大気海洋波動に関する理論的考察2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地面の運動に伴って励起される大気ラム波観測のための微気圧観測システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      今田衣美・中島健介
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] KUTインフラサウンドセンサーで観測されたトンガ噴火の気圧変動の解析と同定2022

    • 著者名/発表者名
      西川 泰弘、山本 真行、中島 健介、齊藤 大晶、柿並 義宏、ハママ イスラム
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] トンガ火山噴火により励起された大気波動と津波の結合数値計算2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高知工科大学インフラサウンド観測網による2022年トンガ噴火に起因するコヒーレント微気圧変動の検出2022

    • 著者名/発表者名
      山本 真行、西川 泰弘、ハママ イスラム、齊藤 大晶、柿並 義宏、中島 健介
    • 学会等名
      JpGU 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] トンガ火山噴火により励起された大気海洋波動に関する初期的考察2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 分散的な大気重力波との共鳴による津波励起2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ツングースカイベントによる大気掘削の遠地気圧変動からの制約2022

    • 著者名/発表者名
      中島健介
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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