雪泥流流下経路の自動推定システムの開発と信頼度評価：富士山を対象として

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04649
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 青山 裕 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30333595)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉本 充宏 山梨県富士山科学研究所, その他部局等, 研究員 (20334287) ; 本多 亮 山梨県富士山科学研究所, その他部局等, 研究員 (70399814)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 雪泥流 / スラッシュ雪崩 / 富士山 / 震動観測 / 土砂移動 / 火山砂防

Outline of Annual Research Achievements

2018年12月から2019年5月にかけ，既存観測点がない地域や観測点の隙間を埋めるように，富士スバルラインおよび滝沢林道沿いの4-5合目の6地点に臨時地震観測点を設置して冬期-春期の振動観測を行い，ロガートラブルがあった1地点を除く5地点で連続データの取得に成功した．一部の観測点では，東京大学地震研究所所有の空振計（音波観測）を併設した．例年であれば西山腹から北東山腹にかけての北斜面の広い範囲で一定規模の雪泥流が報告されるところ，2018年-2019年の冬期は例年に比べて積雪が格段に少なかったため，今期取得できたデータの中で解析できた事例数は2つにとどまった．振動データの解析に基づく発生源位置推定の結果から，いずれも西山腹の大沢崩で発生した小規模な土砂流下イベントと考えられる．気象条件の都合により解析できた事例数は少ないものの，富士山の振動観測データから土砂移動の位置推定が可能であることが再確認できた．2019年から2020年度にかけての冬期も，前年度と同一の地点に臨時地震観測点を設置して振動観測を実施しており，観測事例の蓄積を進めている．
本研究の目的の一つに自動的な泥流検出と解析処理を掲げているため，リアルタイムで富士山研究所へ伝送されてくるWin-UDPパケット形式の振動データについて，自動的かつ連続的に震動源位置探索を行うためのプログラム試作を進めた．2019年度は，UDPパケット形式のデータを受信してリアルタイムで探索処理を実行する機能と，取得済みのWin形式振動データファイルを手動で事後処理する機能を実装した．解析結果はテキストファイルに出力する仕様となっており，この出力結果を地図上に表示する機能等については，最終年度で開発・実装する予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2018-2019年度は積雪が少なかったため雪泥流の発生も極めて少なかった．取得した連続振動データと天気図や降水レーダー画像を比較しながら精査したところ，2019年3月4日19時30分過ぎと3月7日21時30分過ぎに短時間ながらも泥流起源と推測される連続的な振動が見いだされた．臨時観測期間中に関東・東海・甲信越で発生した自然地震のS波コーダ振幅から各振動観測点の地盤増幅率（振幅補正係数）を推定し，これら2つの振動イベントの震動源位置探索を実施した．その結果，いずれの振動も富士山西山腹の大沢崩付近に発生源が推定された．継続時間が30秒程度と短く雪泥流としては非常に小規模なイベントと考えられ，流下に伴う震動源位置の移動までは結果に表れなかったが，振動の出現時刻差から想定される震動源位置の高度（山頂観測点での振動出現が早ければ高標高域，山麓観測点での振動出現が早ければ低標高域での現象）と矛盾しない結果が得られた．残念ながら我々が臨時観測点を展開した北山腹での雪泥流と思われる振動を見いだせていないため，観測点位置や観測点数の条件変更を加味した位置推定や精度評価には踏み込めていない．
2019年度も前年度と同様に東京大学地震研究所の共同利用物品を借用し，同一地点に振動観測点を設けて11月より臨時観測を開始した．設置を見合わせていた気象観測装置については富士山研究所の敷地内への設置作業を始め，データの取得を試みているところである．
このほか，振動データのリアルタイム解析処理に向けて，富士山科学研究所へ伝送されてくるWin-UDP形式の振動データパケットを受信して連続的に震動源探索を実行するプログラムの試作を行った．2019年度は設定した領域内で探索を実行し，その結果をテキストファイルに逐次出力する機能を整備した．処理プログラムの開発と試験運用は概ね予定通りに進行している．

Strategy for Future Research Activity

最終年度となる2020年度も，雪解け後に臨時観測点の撤収とデータ回収を行い，気象庁，防災科学技術研究所の火山監視観測目的の連続震動データと結合した上で雪泥流発生時のデータセットを作成し，それぞれについて震動源位置探索の解析を実施する．2018-2019年度の観測データから推定した観測点ごとの地盤増幅特性については，2019-2020年度のデータも加味して再評価し，解析精度の向上をはかる．
開発中の解析プログラムについては，山体近傍の指定区域内を仮想的な震動源位置として探索する機能を実装している．現状は山体の内部まで3次元的に探索するアルゴリズムとなっており，これは富士山で発生する火山性地震や火山性微動の震動源探索にも将来的に応用することを想定しているためである．土砂移動のような地表面現象だけを解析対象とする場合には，地形に沿った探索に限って実行する方が効率的かもしれない．開発中のプログラムを富士山および北海道内火山の観測データの解析に対して試験運用することで，最終的な処理アルゴリズムを定めていく．
解析結果の表示部分については今年度開発を行う．データ処理を担うサーバ以外のコンピュータからも結果を参照できるようにするために，httpベースの表示機能を検討している．気象観測情報の表示機能も取り入れ，降雨や気温上昇など雪泥流の発生につながるような気象条件の警告表示を目指す．
本研究による2カ年の臨時観測や試験解析結果については，富士山研究所の研究報告集「富士山研究」への投稿を予定している．

Causes of Carryover

2019年度に導入予定だった試験解析用のPCは，さしあたり既存サーバ上での動作テストで代用できることが分かったため年度内の購入を見送った．臨時観測に用いる機材のうち，地震計と蓄電池については東京大学の共同利用物品として借用することができたため購入を見合わせた．
今年度は解析用のPCの購入を予定するほか，解析プログラムおよび結果表示プログラムの開発・導入について知見を持つ民間会社との共同開発を予定していることから，昨年度の余剰金は打ち合わせやプログラム実装作業の旅費および関連する消耗品費で執行できる見込みである．