離島火山活動のリモートモニタリングの実現（国際共同研究強化）

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15KK0177
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 杉岡 裕子 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00359184)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2019
• キーワード: 海底火山 / 水中音波 / 海域観測 / リモートモニタリング / グローバル地震学

研究実績の概要

本研究課題の下記の二つのテーマについてそれぞれ今年度の実績を報告する。
（1）海中音波を用いたデータ解析手法の開発
2018年3月16日から4月4日まで、ウィーンの国連機関，包括的核実験禁止条約機構（CTBTO）に滞在し、Le Bras Ronan博士と海底火山活動に伴う水中音波の検出の手法について議論した。特に、2016年12月に設置されたインド洋クローゼー諸島沖に新規ハイドロフォン観測点（HA04）のデータが主な解析対象であった。本観測点はグローバル地震観測網という観点からも、空白域を埋める大変貴重な一点であり、連続観測データを解析することにより、新たな知見が得られることが期待される。また、12月には米国Washington大学を訪問し，米国海洋大気庁（NOAA）のPacific Marine Enviroment Laboratory (PMEL)のプログラムマネージャーのRobert Dziak博士と共同研究を長年継続しているParoscientific社のParo博士、Migliacio博士、Kobayashi博士と、新しく開発された水圧・歪同時観測装置の観測事例に基づいた今後の観測手法の改善について意見交換を行った。
（2）海中浮遊式ハイドロフォンシステムによる海中音波観測
ニース大学のNolet教授が開発した装置（MERMAID，OSEAN S.A.S社）による海域観測を開始した。まず、4月に神戸大学にてニース大学のHello教授、プリンストン大学のSimons教授と大学院生および中国南方科技大学のZhen博士が参加し、海洋底探査センターの施設を用いた試験および練習船「深江丸」を用いた紀伊半島沖での実海域試験中に検出された近傍海域地震解析により、想定したパフォーマンスを確認することができた。その後、8月にはタヒチ近海においてフランス主導の観測が、12月から翌1月にかけては、太平洋赤道域5地点において日本主導の初観測が開始された。これまでに太平洋で起きた幾つかの地震検出に成功している。

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

本国際共同研究は、基課題研究課題「離島火山活動のリモートモニタリング」の研究対象をグローバル海底火山に拡張し、拡張した海域における適切な解析手法の開発ならびに観測手法を確立させるものである。
本計画立案および事業応募時は前職である研究機関在籍中であったため、申請書において考慮していなかった大学での教育活動および学務従事に伴う渡航の遅延ならびに滞在期間の短縮などの大幅な計画変更をせざるを得ない状況であった。その一方で、このような状況を踏まえた計画の変更や方針の転換を考える際には、共同研究者の人脈を通じた新たな研究が始まった。
（1）米国大気海洋庁（NOAA）のRobert Dziak博士と長年共同で研究を推進してきた圧力センサーの開発製造会社であるParoscientific社（シアトル）のJery Paro博士との共同観測研究を開始することができた。Paro博士は，海域観測の水圧センサー開発においては1980年代から米国の二大海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution、Scripps Institution of Oceanography）と共同研究を先駆的に進めてきた方である。新規装置の共同開発を推進していく新たな展望が開かれた。
（2）フランスニース大学Guust Nolet教授が、米国プリンストン大学在籍中に開発した海中浮遊式ハイドロフォン（MERMAID）を用いた観測は、今や国際的な研究プロジェクト（EarthScope Oceans）として組織されるなど、近年大きな発展を遂げてきた。米国、フランス、日本だけでなく、最近では中国が参画している（米国Science誌にてもニュース記事掲載予定）。今年度は、EarthScope Oceansの定期会合も兼ねたMERMAIDデモンストレーションを神戸大学で開催し、本学所有の練習船「深江丸」を利用した紀伊沖での実観測を実施した。神戸大学海洋底探査センター（KOBEC）は日本国内の海域観測の共同利用拠点を目指しているが、本会合の成功により国際的な拠点としての道筋が見えてきた。

今後の研究の推進方策

研究実績の概要で成果報告したように、今年度は大きな進展が見られた。それを発展させることにより共同研究がより推進されるものと期待できる。具体的方策は以下の通りである。
（1）海中音波を用いた海底・海洋島火山活動の検出
4月にCTBTOが所有するデータをインターネット経由でアクセス可能なシステム（vDEC）の利用権限付与のための契約がCTBTOと神戸大学間で公式に交わされ、今後も共同研究を継続するための地盤固めができた。このシステムは、1995年の機構設立以来、展開されてきた地震計、ハイドロフォン等の全データが提供するもので、海底火山活動のグローバル検出網としての利用価値は高く、本国際共同研究の目的に対し加速的効果が見込まれる。
（2）海中浮遊式ハイドロフォン（MERMAID）を用いた海中観測の実施
今年度に展開した本装置MERMAIDは順調に観測を継続している。動力バッテリーの寿命から5年間の観測が見込まれており、今後も南太平洋赤道域における地震観測空白域を埋めるべく観測が継続されることが期待される。一方で更なる海域展開計画があり、8月にはタヒチにおいて、中国、フランス、米国主導の航海中に30台規模での広域展開を予定している。最終目標は300台規模を目指しているが、そのためには国際協力が欠かせない。本共同研究は地道ではあるが着実に成果を上げており、これを契機とした更なる進展が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Sueface wave tomgraphy for the Pacific Ocean incorporating seafloor seismic observations and plate thermal evolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Isse, T., H. Kawakatsu, K. Yoshizawa, A. Takeo, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, D. Suetsugu, D. Reymond
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 510 ページ: 116-130
  • DOI: 10.1016/k.epsl.2018.12.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Excitation location and seasonal variation of transoceanic infragravity waves observed at an absolute pressure gauge array (2018)
  • 著者名/発表者名: Tonegawa, T., Y. Fukao, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, M. Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/2017JC013488
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Giant rhyolite lava dome formation after 7.3 ka supereruption at Kikai caldera, SW Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatusmi, Y., K. Suzuki-Kamata, T. Matsuno, H. Ichihara, N. Seama, K. Kiyosugi, R. Nakaoka, K. Nakahigashi, H. Takizawa, K. Hayashi, T. Chiba, S. Shimizu, M. Sano, H. Iwamaru, H. Morozumi, H. Sugioka, Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21066-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanism of the 2015 volcanic tsunami earthquake near Torishima, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Y., O. Sandanbata, H. Sugioka, A. Ito, H. Shiobara, S. Watada, K. Satake
  • 雑誌名: Science Advances 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1126/sciadv.aao0219
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The OJP array: seismological and electromagnetic observation on the sea floor and island in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D., H. Shiobara, H. Sugioka, N. Tada, A. Ito, T. Isse, K. Baba, H. Ichihara, T. Ohta, Y. Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi, H. Utada
  • 雑誌名: JAMSTEC-R 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.5918/jamstecr.26.54
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Traveltime delay relative to the maximum energy of the wave train for dispersive tsunamis propagating across the Pacific Ocean: the case of 2010 and 2015 Chilean Tsunamis (2018)
  • 著者名/発表者名: Poupardin, A, P. Heinrich, H. Hebert, F. Schindele, A. Jamelot, D. Reymond, H. Sugioka
  • 雑誌名: Geophysical Journal of International 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/gji/ggy200
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a Slow Earthquake Database (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano, M., N. Aso, T. Matsuzawa, S. Ide, S. Annoura, R. Arai, S. Baba, M. Bostock, K. Chao, K. Heki, S. Itaba, Y. Ito, N. Kamaya, T. Maeda, J. Maury, M. Nakamura, T. Nishimura, K. Obana, K. Ohta, N. Poiata, B. Rousset, H. Sugioka, R. Takagi, T. Takahashi, A. Takeo, Y. Tu, N. Uchida, Y. Yamashita, K. Obara
  • 雑誌名: Seismological Research Letters 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1785/0220180021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-situ characterization of the lithosphere-asthenosphere system beneath NW Pacific Ocean via broadband dispersion survey with two OBS array (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeo, A., H. Kawakatsu, T. Isse, K. Nishida, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, H. Utada
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystem 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1029/2018GC007588
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Remote monitoring of island volcanic activities using an autonomous vehicle of the Wave Glider (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugioka, H., Y. Hamano, M. Ichihara, N. Tada, K. Nishida, M. Takeo
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [学会発表] Acoustic monitoring of an island volcano using Wave Glider: A test operation at Nishinoshima, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Ichihara, M., H. Sugioka, K. Nishida, N. Tada, M. Takeo, Y. Hamano
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [学会発表] Seismic attenuation in the mantle beneath the Ontong Java Plateau from multiple ScS waves (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D. H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito. T. Isse, Y. Ishihara. S. Tanaka, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The OJP array: Seismological and electromagnetic observation on seafloor and islands in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D., H. Shiobara, H. Sugioka, N. Tada, A. Ito, T. Isse, K. Baba, H. Ichihara, T. Ota, Y. Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi, H. Utada
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and propagation of T-waves associated with underwater volcanic activities (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugioka, H. R. Bras
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Slow Earthquake Database (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano, M., N. Aso, T. Matsuzawa, S. Ide, S. Annoura, R. Arai, S. Baba, M. Bostock, K. Chao, K. Heki, S. Itaba, Y. Ito, N. Kamaya, T. Maeda, J. Maury, M. Nakamura, T. Nishimura, K. Obana, K. Ohta, N. Poiata, B. Rousset, H. Sugioka, R. Takagi, T. Takahashi, A. Takeo, Y. Tu, N. Uchida, Y. Yamashita, K. Obara
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Toward complete tomography of the Earth’s interior with floating robotic acoustic sensors in the oceans: the EarthScope-Oceans (2018)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., H. Sugioka, H. Shiobara
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Multifrequency P-wave tomography of Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., J. Yoshimitsu, D. Suetsugu, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, T. Isse, Y. Ishihara, S. Tanaka, T. Tonegawa, T. Kobayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] sPL waves observed by the OJP array in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., M. Ukawa, Y. Fukao, D. Suetsugu, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, T. Isse, Y. Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Discordance between P- and S-wave tomography models using ISC (2018)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi, M., H. Sugioka, M. Obayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Determination of Intrinsic Attenuation in the OceanicLithosphere-Asthenosphere System (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, N., H. Kawakatsu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, A. Ito, H. Utada
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Shear wave splitting observed in the Ontong Java Plateau and adjacent regions (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., D. Suetsugu, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, T. Isse, Y. Ishihara, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Retrieval of converted phases from shallow structure of the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Tonegawa, T. D. Suetsugu, S. Miura, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, T. Isse, Y.i Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Upper mantle structure beneath the Pacific Ocean revealed from seafloor and land broadband seismic observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehi Isse;Hajime Shiobara;Hitoshi Kawakatsu;Kazunori Yoshizawa;Hiroko Sugioka*;Aki Ito;Daisuke Suetsugu
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of volcanic tsunami earthquakes Part II: Tsunami analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Y., Sandanbata, O., H. Sugioka, A. Ito, H. Shiobara, S. Watada, K. Satake
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [学会発表] Mechanism of volcanic tsunami earthquakes Part II: Tsunami analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Sandanbata, O., S. Watada, K. Satake, Y. Fukao, H. Sugioka, A. Ito, H. Shiobara
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [学会発表] Noise removal from vertical component seismograms recorded by broadband ocean bottom seismometers (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawano, Y., T. Isse, H. Kawakatsu, H. Shiobara, H. Sugioka
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The First Data of the Autonomous BBOBS-NX (NX-2G) for New Era of Ocean Bottom Broadband Seismology (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiobara, H., A. Ito, H. Sugioka, M. Shinohara
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Event size distribution of shallow tectonic tremor in the Nankai trough (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaru Nakano;Suguru Yabe;Hiroko Sugioka*;Satoshi Ide
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Non-Volcanic Tremor activity in the Chile Triple Junction detected by OBS stations (2018)
  • 著者名/発表者名: Saez, M., S. Ruiz, S. Ide, H. Sugioka
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Receiver function imaging at the crust and uppermost mantle of Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Tonegawa, T. D. Suetsugu, S. Miura, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, T. Isse, Y.i Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Surface wave tomography for the Pacific Ocean incorporating seafloor seismic observations and its age-dependence (2018)
  • 著者名/発表者名: Isse, T., H. Kawakatsu, K. Yoshizawa, A. Takeo, H. Shiobara, H. Sugioka, A. Ito, D. Suetsugu, D. Reymond
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Seafloor detection of multiple aseismic transients with an intervening seismic shock at the Izu-Bonin Trench (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Y., H. Sugioka, A. Ito, M. Yamashita, T. Tonegawa, H. Shiobara
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Tsunami Source Modeling for the 2015 Volcanic Tsunami Earthquake Near Torishima, South of Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Sandanbata, O., S. Watada, K. Satake, Y. Fukao, H. Sugioka, A. Ito, H. Shiobara
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 15th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 浅部低周波微動のサイズ－頻度分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中野 優, 矢部 優, 杉岡 裕子, 井出 哲
  • 学会等名: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [学会発表] オントン・ジャワ海台下のP波速度構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大林 政行, 吉光 淳子, 末次 大輔, 塩原 肇, 杉岡 裕子, 伊藤 亜妃, 一瀬 建日, 石原 靖, 田中 聡, 利根川 貴志, 小林 拓史
  • 学会等名: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [学会発表] 小笠原海溝沿いの地震を伴う海底地殻変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深尾 良夫, 伊藤 亜紀, 山下 幹也, 利根川 貴史, 杉岡 裕子, 塩原 肇, 東野 陽子
  • 学会等名: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [学会発表] P波波形を用いた海洋アセノスフェアの構造推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹内 希, 川勝 均, 塩原 肇, 一瀬 建日, 杉岡 裕子, 伊藤 亜妃, 歌田 久司
  • 学会等名: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [備考] EARTHSCOPE OCEANS
  • URL: http://geoweb.princeton.edu/people/simons/earthscopeoceans/