地殻放射電磁波の音響学的信号処理による地殻異常診断に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305031
• Research Institution: Aichi Prefectural University
• Principal Investigator: 畑 雅恭 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (90180877)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井手口 哲夫 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (10305518) ; 安川 博 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (00305517) ; 内匠 逸 名古屋工業大学, 工学部・知能情報システム学科, 助教授 (30188130) ; 足立 整治 愛知県立大学, 情報科学部, 助教授 (90305516) ; 北村 正 名古屋工業大学, 工学部・知能情報システム学科, 教授 (60114865)
• Keywords: 地殻放射電磁波 / ディジタル信号処理 / 音響学的分析 / データ収集システム / 地震予知システム / 前兆信号検出 / 雑音除去 / 多次元データ処理

Research Abstract

本年度の研究実施概要を項目別に示す。
(1)電磁波発生メカニズム:2000年6月から9月にかけて三宅島での噴火活動に対応する電磁放射を御前崎等で観測に成功した。電磁放射の信号解析を行い地下マグマ活動によると見られる電磁放射活動を検出することが出来た。また、2001年4月3日にM5.1の注目される地震が静岡県中部で発生したが、その後も6月初め同地域で連続する地震活動があり、更に7月には大井川河口域において新たな地震活動が発生した。大井川観測点において、2月中旬から10月初めにかけ地震活動との対応について多くのデータが獲得された。また、雷による電磁波発生モデルを用いて数値解析を行った。これより雷電磁波放射の分析に参考となる知見を得た。
(2)ディジタル信号処理:6秒毎の電磁波観測データに対して、それぞれエネルギー2乗則にもとづき発生源及び発生エネルギー推定を試みた。雷及び地震前兆と見られる異常電磁波に対して推定した結果、推定精度50km程度が確保できることを明らかにした。また、多地点の電磁波観測データ間の共分散行列を固有値分解し、同時に数地点から発生する電磁波の分離を試み,少なくとも2地点で同時発生する電磁波の発生源を分離推定可能との知見を得た。
(3)音響学的分析:(a)ELF環境電磁波のケプストラム表現に基づき,その標準的な日パターンを作成した。更に,ベクトル量子化手法を用いた日本における複数個の標準パターンの作成法を示し,それに基づいて,観測パターンを分類する手法と,電磁波の異常検出結果を示した。(b)電磁波観測データの年周期性に着目し、同期平均操作による平常時の平年値と地震発生時の前兆データとの差分から前兆現象を検出する方法を検討し、有効性を確認した。
(4)データ収集システム:全国多地点の地殻電磁波観測データの高信頼度化のため,観測地点の機器動作の安定化に努めると共に観測データの収集を継続した.また,移動体通信方式による環境電磁波観測を前提として、固定観測情報と移動型端末の観測情報を利用して異常場所の局所化を実現するための最適アルゴリズム:平面探索手法(2分割法)を提案し、その検証をPC上で実現した。

Research Products

• [Publications] S.Adachi, H.Yasukawa, I.Takumi, M.Hata: "Signal Processing and Sonification of Seismic Electromagnetic Radiation in the ELF Band"IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. Vol.E84-A, No.4. 1011-1016 (2001)
• [Publications] M.Hata, I.Takumi, H.Yasukawa: "Electromagnetic-wave radiation due to diastrophism of magma dike growth in Izu-Miyake volcanic eruptions in Japan in 2000"Natural Hazards and Earth System Sciences (2001)1. 43-51 (2001)
• [Publications] M.Hata, H.Yasukawa, I.Takumi, S.Yabashi: "ELF Radiation due to Diastrophism of Magma Dike Growth"EGS XXVI General Assembly Millennium Conference on Earth, Planetary & Solar System Science. 9-26 (2001)
• [Publications] I.Takumi, M.Nagai, S.Kato, M.Hata, H.Yasukawa: "Estimation of EM Source Location From 223Hz EM Field Power Data at Multiple Spots"Proceedings of the International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). (2001)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Adachi, M.Hata, I.Takumi: "A Study on Signal Detection Scheme of Seismic Electromagnetic Radiation in ELF Band"Proceedings of ITC-CSCC'01. 1312-1315 (2001)
• [Publications] M.Hata, I.Takumi, H.Yasukawa: "Electromagnetic-wave Radiation due to Usu and Izu-Miyake, Volcanic Eruptions and West-Tottori Earthquakes in Japan 2000"Progress in Electromagnetics Research Symposium. 492 (2001)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Adachi, M.Hata, I.Takumi: "Signal Detection and Processing of Seismic Electromagnetic Radiation in ELF Band"The 8th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems. Vol.III. 1477-1480 (2001)
• [Publications] M.Hata: "Electromagnetic-Wave Radiation in Central Shizuoka in 2001 and Its Slip Model"Proceedings of the International Symposium on Slip and Flow Processes in and below the Seismogenic Region. 80-1-80-8 (2001)
• [Publications] 安川 博, 足立 整治, 畑 雅恭, 内匠 逸: "ELF帯電磁波による地殻変動前兆の検出に関する一検討"電子惰報通信学会,信学技報. CAS2001-26, DSP2001-45. 183-187 (2001)
• [Publications] 安川 博, 足立 整治, 畑 雅恭, 内匠 逸: "ELF帯電磁波による地殻変動前兆の検出"2001年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会,講演論文集. A-4-26. 102 (2001)
• [Publications] 安川 博, 足立 整治, 畑 雅恭, 内匠 逸: "ELF帯電磁波観測による地震前駆現象の検出関する検討"第16回ディジタル信号処理シンポジウム講演論文集. 689-692 (2001)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Niwa, S.Adachi, M.Hata: "On Signal Processing for Electromagnetic Waves Radiation Application to Great Earthquake Prediction"Proceedings of the 24^<th> Symposium on Information Theory and Its Application(SITA2001). 623-626 (2001)
• [Publications] 志村 明夫, 臼田 毅, 内匠 逸, 畑 雅恭, 安川 博: "ELF帯電磁波の異常放射源推定について"Proceedings of the 24^<th> Symposium on Information Theory and Its Application(SITA2001). 623-626 (2001)
• [Publications] 久米恵, 井手口哲夫, 畑雅恭: "移動型端末による平面探索法と環境電磁波への適用"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 655 (2001)
• [Publications] 高橋徹, 北村正, 内匠逸, 畑雅恭: "ケプストラム表現に基づくELF帯環境電磁波の日変化パターン"情報処理学会全国大会予稿集. 5U-4. 4-347 (2001)
• [Publications] 高橋徹, 北村正, 内匠逸, 畑雅恭: "ベクトル量子化手法に基づくELF帯環境電磁波の分類"電子情報通信学会総合大会. A-10-15. (2002)
• [Publications] 田 学軍, 畑 雅恭: "雷放電によるELF帯電磁波の伝搬特性について"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集,. 196 (2002)
• [Publications] 石井 梓紗, 畑 雅恭, 山口 榮作, 内匠 逸: "三宅島噴火の電磁放射とそのスペクトラムについて"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 195 (2002)
• [Publications] 丹羽 伸二, 安川 博, 足立 整治, 畑 雅恭, 内匠 逸: "環境電磁波平年値による地震発生予測の一検討"電子情報通信学会 2002年 総合大会. A-4-67. (2002)
• [Publications] H.Yasukawa, S.Niwa, M.Hata, I.Takumi: "On Signal Processing for Seismic Electromagnetic Wave Radiation Application to Great Earthquake Prediction"The IEICE International Conference on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. (2002)