| 研究課題/領域番号 |
23K17803
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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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, 科学技術創成研究院, 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)
寺田 暁彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00374215)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 水蒸気噴火 / 人工電磁探査 / 周波数コム信号 / 空中探査 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水蒸気爆発は規模の小さな現象ではあるが、その切迫度を予測することが困難である。本研究では比抵抗に注目し、人工的な電流源を用いた電磁探査により、水蒸気層を高比抵抗体として、直接検出することを目指す。実際には、人工電磁探査システムを草津白根火山の火口近傍に展開し、水蒸気層のモニタリングを行う。さらに、受信装置としてドローンを活用し、広い範囲の水蒸気層をマッピングするシステムを構築する。地上及び空中での電磁測定によって、水蒸気層の分布とその時間変動とを捉えることで、水蒸気噴火の切迫度を捉え、社会に発信することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
火山の浅部で発生する水蒸気噴火は、規模が小さい現象であるが、その切迫度を予知することが困難である。本研究では、水蒸気を高比抵抗体として人工電磁探査で直接検出しモニターすることを目指す。人工電磁探査システムを水蒸気噴火で知られる草津白根火山の湯釜火口近傍に展開した。送信源は、湯釜火口の5km南方の地点に南北0.5km東西1km長の電流ダイポールである。送信信号は、ほぼ対数等間隔になるような離散的な８周波数からなるサイン波を合成している。自然電磁場のノイズの周波数依存性を考慮して、送信する周波数ごとの振幅は低周波数に向けて大きくなるようにした。南北及び東西の送信ダイポールの周波数セットは、僅かに異なりそれぞれ0.2Hz~46.1 Hz, 0.3~46.3Hzの周波数範囲で送信とした。波形は10秒繰り返しとし、8日間繰り返し送信した。信号波形はGPSに同期して制御され、送信した全周波数について、8日間で0.1度以内の精度で保たれた。受信機での電磁場の時系列から、送信信号に対応する電磁応答を求めるために、重み付きスタッキングを実施することによって、ノイズレベルの高い時間窓の寄与を低くすることができた。全観測点、全周波数について、誤差２%以下の応答関数を取得できた。ついで、３次元比抵抗構造解析コードを開発し、これらの観測データを解析し、湯釜火口周辺の比抵抗構造を求めることができた。
さらに、広い範囲の水蒸気層を迅速にマッピングすることを目指して、ドローンによる観測システムの開発を進めた。ドローンに搭載する軽量の鉛直成分コイルを自作し、テスト測定を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
草津白根山における人工電磁探査は順調に進行している。計測システムおよび、データ処理プログラム、３次元構造解析プログラムが完成し、水蒸気噴火をする火山の精密観測、精密モデリングが可能となった。また、空中探査のためのドローンに搭載する磁気センサーと記録システムについても、フィールドテストが進んだ。
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| 今後の研究の推進方策 |
草津白根山における人工電磁探査について、繰り返し観測を行い、高精度データを通じて、３次元比抵抗構造の時間変動を捉えるためのインバージョンモデル計算を高度化する。
空中探査のためのドローンに搭載する磁気センサーと記録システムについては、機器の軽量化を図り、草津白根火山での実用観測を目指す。
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