| 研究課題/領域番号 |
18K04129
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
藤井 雅文 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (60361945)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 電磁気学 / 電磁波伝搬 / 表面プラズマ波 / 電磁相互作用 / フィルタ / 地殻変動 / 短期地震予測 / FDTD解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、電磁気学、電磁波工学および電子物理化学を基礎とする新しい原理の短期地震予測法を確立することを目標としている。地震の前に地殻の岩盤に圧力が加わると内部から膨大な電荷が放出され、地上に出現する。そしてこれらが地表面でプラズマ振動し上空の電波伝搬に影響を及ぼすことが明らかになってきている。本研究では特に地殻活動に伴う電磁気現象を理論と実験観測の両面から解析し、地震の前に地殻に作用する応力の変動を精密な電波観測により広範囲に検知し、その観測精度向上により地震の短期予測を実現することを目指している。
我々はすでに電波観測において受信機のノイズ低減が可能な特殊なフィルタを独自開発し、これまで困難であったノイズの大きい都市部において精度の高い観測を実施している。これまでに富山県富山市、静岡県磐田市、大阪府堺市の３地点にアンテナ、独自開発の特殊な超高Ｑフィルタ、高感度受信機からなる観測設備を設置し、種々の周波数における電波強度を常時観測してきた。その観測結果において、地表の電荷とラジオ波の相互作用を解析している。また、地震前兆時に見られる信号波形が、岩石由来の電荷の拡散・伝導に関与することを統計的信号解析によって説明することを試みている。
さらに、各地の実際の地形をモデル化し、地表面プラズマ波との相互作用によりラジオ波が山地や丘陵を越え遠隔地まで到達する「見通し外伝搬」のメカニズムを明らかにすることを目標としている。このため、国土地理院より公開されている実測された３次元地形データを用いて有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法）による超並列大規模数値シミュレーションを行い、山地、河川、海岸などの地形が地表面プラズマ波の伝搬に及ぼす影響を解析している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
観測設備の拡充、遠隔観測データ転送技術の向上（データ分割送信と再構成による効率化）により、任意の場所において３地点の観測データを実時間で閲覧できるシステムを構築した。今後さらに整備と調整を図る。
これまでの観測データが蓄積しており、これらの結果を統計的に解析するための準備が整いつつある。これらの電磁的データと気象庁による地震データベース、ラジオダクト発生状況、スポラディックE層発生状況とを体系的に比較するシステムを開発し、さらに電磁的時系列データを深層学習手法の適用により解析することを試行中である。
電磁波観測ではノイズの低減が非常に重要であり、フィルタの高性能化と安定性を高めるための研究を実施し、有効な結果を得ている。これについては特許出願および取得を予定している。
電磁波伝搬解析による異常信号発生メカニズムの推測モデルを開発し、大規模並列計算により解析を行っている。これまでに電磁波の海上や海岸付近における伝搬と散乱現象、およびラジオダクトのモデル化を実施し、観測結果を定性的に説明する結果を得ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究方針を維持し、さらに信頼性の高い結果を得るように実施する。特に、（１）観測拠点、設備、機器の拡充と調整、（２）電磁信号の時系列データ解析、（３）地震に伴う地殻変動、その他の自然現象、および電磁波伝搬の相互作用のモデル化と電磁界解析の３点を研究の柱とし、総合的にこれらの研究を進展させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際学会への参加と論文の投稿を２０１９または２０２０年度に延期したため、２０１８年度の学会参加費、旅費、投稿料が予定よりも少なかった。
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