| 研究課題/領域番号 |
20K04097
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
江本 賢太郎 東北大学, 理学研究科, 助教 (80707597)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | DAS / 高密度地震観測 / 短波長不均質構造 |
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| 研究実績の概要 |
光ファイバーケーブルを用いたDAS（Distributed Acoustic Sensing）により，微細な不均質構造を明らかにするための解析を進めた．DAS計測は，未実施であるが，別予算で行った既存のDAS記録を用いて，表層の速度構造推定や短波長不均質構造を推定するための手法の確立と課題の検討を行った．扱ったデータは，国道4号沿いに設置された50kmの光ファイバーケーブルを用いて5m間隔で計測された約10,000チャンネルの歪速度記録である．このデータは本科研費で行う予定のものと同様のデータセットである．データは想像以上に交通ノイズが支配的であり，いくつかの地震が記録されているものの，大部分は交通ノイズであり通常の地震解析はできない状態であった．そのような状態ではあったが，予定していた解析方法であるノイズの相互相関関数を計算することで，場所によってはチャンネル点間を伝わるレイリー波が検出できることを確認した．大まかに地質構造に対応した伝播速度の変化が見られることが確認でき，今後さらに空間分解能を挙げた解析に繋げる予定である．また，この相互相関関数の波形のばらつきを調べることで，短波長不均質の推定を試みた．正確な定量的な解釈には理論モデル構築が必要となるが，100m程度で地震波が散乱されることが示唆される結果が得られた．これは表層の短波長不均質構造を反映していると考えられ，DASによる超高密度観測だからこそ得られた結果である．今後，この解析手法を高度化し確立する予定である．今回のデータでは，想定よりもノイズの多い「汚い」データであった．これが地盤構造を反映しているものなのか，光ファイバーケーブルの設置状況によるものかを分離しなければ，有意義な解析をすることができないため，このデータの分析を本科研費でDAS計測の計画に役立てる予定である．
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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
計画では本年度にDAS計測を行う予定であった．新型コロナウィルスによる活動制限の影響に加え，既存のDAS記録を解析した際に，光ファイバーと地面のカップリングの詳細な状況や，その影響の評価や，交通量の分析等を行わない限り，ただこれまでと同様のDAS計測をやるだけでは断層構造や短波長不均質の解析が行えないと思われる課題が出てきた．そのため，どの場所で計測を行うのが最も有効なのか，その他に使用できる光ファイバーケーブルはあるのかを事前に検討する必要が生じたため，まだDAS計測を実施していない．予定では国道4号沿いのケーブルを使用予定であったが，既存データを見る限りノイズが大きいため，場所を変えたほうが総合的に本研究課題の目的を達成できる可能性がある場合も考えられたため，観測に向けた事前調査を行っている段階である．
ただし，既存のDASデータを所有しているため，DAS計測終了後に行う予定であった表面波による速度構造の解析や，短波長不均質構造の推定の検討や手法確立は前倒しで進めており，本科研費で行うDAS記録にも適用する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
既存のDAS記録の解析を進めるとともに，並行してDAS計測を行う．想定していた計測ではノイズが多く，地面と光ファイバーケーブルのカップリング状況が不確かである問題が生じたため，他に利用可能で，本研究課題の目的を達成できる光ファイバーがあるか調査している．このままDAS計測を行うだけでは，得られた不均質構造が本当に地盤の影響を反映したものなのか判断することが不可能である．本研究課題のDASを用いて微細不均質構造を明らかにするという目的を総合的に達成するためには，予定していた国道4号にこだわるよりは，光ファイバーケーブルが地面により固定されている場所を選ぶか，固定状況がより明らかで定量的にその影響を評価できる場所を選ぶ方が有意義であると考えられる．
他に有力な候補が見つからなかった場合には，光ファイバーケーブルの設置状況や，交通ノイズによる解析への定量的な影響を調査した上で，予定していた国道4号においてDAS計測を行う予定である
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初2020年度に予定していたDAS計測を新型コロナウィルスによる活動制限や計画見直しにより行わなかったため．別により望ましい光ファイバーケーブルを見つけるか，もしくは国道4号における光ファイバーケーブルの詳細な設置状況等を確認した上で，2021年度にDAS計測を行う予定である．
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