A challenge to develop GNSS buoy system for high-functional tsunami monitoring and continuous observation of ocean-bottom crustal movements

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06310
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 照之 東京大学, 地震研究所, 教授 (80134633)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺田 幸博 高知工業高等専門学校, 客員教授 (30442479) ; 田所 敬一 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (70324390) ; 二村 彰 弓削商船高等専門学校, 商船学科, 准教授 (90332080)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Keywords: 津波 / 海底地殻変動 / GNSSブイ / 防災

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，まず6月に実験航海を行い，海底地殻変動観測用の海底局を設置するとともに船舶による音響測距観測およびCTD観測を実施した．これまでの進捗状況を踏まえ，同月には米国で開催された海洋工学の国際シンポジウムにおいて，また7月および8月にはそれぞれ国内外での研究集会において，本研究プロジェクトに関する成果の報告を行った．海洋工学シンポジウムには査読付き論文を投稿・印刷した．また，9月には再度船舶を用いた音響測距およびCTD観測を実施した．これらの観測から得られた資料を解析し，良好な音響信号が得られていること，CTD観測によって海中の音速構造の季節変化などを得ることができ，今後のブイによる音響計測に対する初期条件を知ることができた．これらの結果は10月の測地学会等で発表した．
ブイにおけるGNSS観測については，諸般の事情により遅れが生じ，観測が年度当初より停止していた．11月にブイ上の機器を点検調査したところ，GNSS機器や電源部の不具合，台風等の影響等と思われるブイ上の機器格納箱等に変形が見られることが判明したため，GNSSアンテナの交換，電源部充放電制御装置の交換などを行った．また，台風等の悪天候による機器格納箱およびその固定部の変形等が見られたため，格納箱固定用の治具の再設計・再制作を行って再設置を行った．こうした作業にも関わらずデータ通信の状況が好転しなかったため，2018年2月には再度ブイ作業を行い，各種点検調整を行うとともに通信衛星用の機材の交換等を実施した．これによって，通信状況は格段の改善が図られた．また，海況の好転により，2018年3月末に海底地殻変動観測に必要なトランスデューサのブイへの取り付けが完了し，海底地殻変動の連続観測に向けた準備が整えられた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は，ブイ作業依頼業者の都合や海況の悪化等の理由により，研究の一部について進捗が著しく遅れることとなった．前年度に発生したGNSS波浪計での事故により，ブイ作業を委託している業者の作業が一時停止を余儀なくされたため，ブイ上の機器，特に電源部の作業が長期にわたって停止せざるを得なくなった．また，夏ころに発生した黒潮大蛇行の影響と思われる海流の変化により，船舶のブイへの接岸が困難な状況が続き，ブイ作業のうち特に慎重を要する海底地殻変動観測用トランスデューサの設置に大幅な遅延が生じた．また，GNSS観測においてはブイからのデータの衛星通信がしばしばとだえるなどの問題が生じたが，各種の機器の交換や調整等により年度末にかけ次第に状況は改善している．

Strategy for Future Research Activity

本年度は研究の進捗が進まない面があったが，多くの問題の発生とその克服を経験したことから，次年度においては順調にデータ取得と解析が進むものと期待している．プロジェクトの基本的な手法やその手順等に変更を要することはないものの，夏場の台風シーズンを考えると，海底地殻変動計測用のトランスデューサは大きな波浪が予想される悪天候下での運用は危険とも考えられるので，ブイの側面に取り付けられている海底地殻変動観測観測用トランスデューサは台風シーズンを除いた期間の運用とすることを考えている．一方，GNSS観測による海面高変化の測定は，比較的安定して実施できるものと考えられるが，引き続き，測位の高精度化，衛星通信の安定度の向上などに取り組んでいくこととする．また，これらが順調に行えれば，当初より計画している気象・電離層研究への応用研究や，次世代通信衛星の仕様策定への取り組みなども実施できると考えている．

Research Products

• [Journal Article] GNSS Buoy Array in the Ocean for a Synthetic Geohazards Monitoring System (2017)
  • Author(s): Kato, T., Y. Terada, K. Tadokoro, A. Futamura, M. Toyoshima, S. Yamamoto, M. Ishii, T. Tsugawa, M. Nishioka, K. Takizawa, Y. Shoji, T. Iwasaki, N. Koshikawa
  • Journal Title: Proc. Twenty-seventh International Ocean and Polar Engineering Conference San Francisco Volume: - Pages: 777-782
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GNSS buoy array in the ocean for a synthetic geohazards monitoring system (2017)
  • Author(s): T. Kato, Y. Terada, K. Tadokoro, A. Futamura, M. Toyoshima, S. Yamamoto, M. Ishii, T. Tsugawa, M. Nishioka, K. Takizawa, Y. Shoji, T. Iwasaki and N. Koshikawa
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GNSS Buoy Array in the Ocean for a Synthetic Geohazards Monitoring System (2017)
  • Author(s): T. Kato, Y. Terada, K. Tadokoro, A. Futamura, M. Toyoshima, S. Yamamoto, M. Ishii, T. Tsugawa, M. Nishioka, K. Takizawa, Y. Shoji, T. Iwasaki and N. Koshikawa
  • Organizer: International Ocean and Polar Engineering Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GNSS Buoy Array in the Ocean for a Synthetic Geohazards Monitoring System (2017)
  • Author(s): T. Kato, Y. Terada, K. Tadokoro, A. Futamura, M. Toyoshima, S. Yamamoto, M. Ishii, T. Tsugawa, M. Nishioka, K. Takizawa, Y. Shoji, T. Iwasaki and N. Koshikawa
  • Organizer: IAG-IASPEI 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新たな海洋総合防災GNSSブイアレイの開発 (2017)
  • Author(s): 加藤照之・寺田幸博・田所敬一・衣笠菜月・二村彰・多田光男・小司禎教・瀬古弘・石井守・津川卓也・西岡未知・豊嶋守生・山本伸一・滝沢賢一・越川尚清
  • Organizer: 日本測地学会第１２８回講演会
• [Presentation] Developments of GNSS Buoy for a Synthetic Geohazards Monitoring System (2017)
  • Author(s): T. Kato, Y. Terada, K. Tadokoro, A. Futamura, M. Toyoshima, S. Yamamoto, M. Ishii, T. Tsugawa, M. Nishioka, K. Takizawa, Y. Shoji, T. Iwasaki and N. Koshikawa
  • Organizer: Twelfth Meeting of the International Committee on Global Navigation Satellite System
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 海洋GNSSブイを用いた津波観測の高機能化と海底地殻変動連続計測への挑戦
  • URL: http://www.tsunamigps.com/