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平成30年度地磁気観測所調査研究計画一覧


重要課題

(1)観測業務の遂行に関する調査研究の課題

ア.地磁気短周期現象の情報活用に関わる調査(平成30〜32年度)

[担当者]:

○笹岡雅宏、吉村 純、山ア貴之、海東恵美、吉武由紀、大川隆志(技術課)、平原秀行、森永健司、秋元良太郎(観測課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 GNSS等人工衛星の利用が各分野へ広がっており、大規模な磁気嵐が発生した場合は、それに伴う地磁気誘導電流が現代の高度情報化社会を支えるシステムに致命的な影響を与える可能性がある。地磁気観測所では長期間にわたり地磁気及び地電位差の変化観測データを蓄積しており、これらのデータを用いて太陽活動と地磁気の変動が与える影響評価のための調査研究に取り組んでいる。これまで地磁気現象データベースの利用性向上と地磁気活動状況の即時提供コンテンツの開発、地磁気短周期現象の統計的調査による適切なクオリティ(明瞭度、顕著さ)基準値の導出、また、変動の激しい磁気嵐に対応するGICの推定を試みてきた。
 さらに高度情報化社会に与える影響を評価するために地磁気変動と地電位差変動の比較解析を進め、大規模な磁気嵐について特徴を見出す。また、地磁気短周期現象のデータベースの拡充・品質向上を図るとともに、地磁気短周期現象の早期情報提供に向けた調査研究に取り組む。


イ.地磁気絶対観測の自動計測試作器の改良に向けた調査(平成30〜32年度)

[担当者]:

○平原秀行、浅利晴紀、大和田毅(観測課)、山崎貴之、海東恵美、吉村 純、仰木淳平、大川隆志(技術課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 地磁気観測は連続観測とそれを較正するための間欠的な絶対観測から成り立っている。連続観測は自動化されているが、絶対観測は手動で行っているのが現状である。絶対観測を自動で行なうことができれば、観測の頻度をあげることで連続観測値の精度向上などが期待できる。この絶対観測の自動化を目指し、海外で開発が進められている自動絶対観測装置の試験・評価を実施し、問題点の整理と改良の可能性を探り、導入のための技術的検討を行う。
 また、観測点環境にあった装置の改良や保守を容易にするために、国内での独自開発に向けた調査を実施する。独自開発に向けた調査は、現在の絶対観測基線値を補間するような自動計測器の開発を目指す。


(2)観測成果・技術の利活用に関する調査研究の課題

ア.電磁気による火山活動評価の高度化に関する調査(平成29〜31年度)

[担当者]:

○山崎 明、山崎貴之、島村哲也、増子徳道、仰木淳平(技術課)、豊留修一、山際龍太郎、飯野英樹、浅利晴紀、田中達朗、長町信吾、稲村友臣、秋元良太郎、栗原正宜(観測課)、有田 真(網走地磁気観測連絡事務所)、北川貞之

[概要及び具体的な達成目標]:

 御嶽山の噴火災害によって水蒸気噴火への社会的関心が高まり、気象庁地震火山部では水蒸気噴火の予知を目的として火口周辺での火山観測体制を強化してきた。そのなかで地磁気全磁力は火山の地下浅所に存在する熱水活動を把握するのに優れており、水蒸気噴火の予知に貢献することが期待され、強化する観測項目の一つとなった。平成27年度以降、順次樽前山、吾妻山、霧島山、御嶽山、九重山に全磁力観測装置が整備され、平成30年度は安達太良山に整備予定である(以下、6火山)。このように地磁気全磁力観測は火山監視業務に取り入れられ、火山監視のための主要な観測の一つになりつつある。しかしながら、地磁気変化には外部磁場擾乱、人工擾乱、地表の岩石磁化の変化に伴う年周変化などが含まれ、火山性の磁場変化を評価するためにはこれら火山活動起源以外の磁場変化の分離に経験豊富な専門家の判断が必要な現状であり、地磁気全磁力観測による火山監視の業務化を円滑に実現するには火山性磁場変化を適切に抽出する手法を開発し、専門家でなくとも評価できるようなシステムの構築が求められる。本調査研究では整備された全磁力観測点の特性調査を基にDI補正や年周変化の補正手法について開発を行い、6火山のデータ処理手法に適用させ、また、火山課および各地域火山監視・警報センターと地磁気データを共有し、火山現業において地磁気データを簡便に利用できる環境の構築を目指す。さらに、6火山の火山性磁場変化を解析し、熱活動等の評価を行う。
 また、当所がこれまで取り組んできた雌阿寒岳、草津白根山、阿蘇山、伊豆大島における全磁力連続観測を継続し、火山活動と全磁力変化の対応関係について引き続き調査をおこなう。加えて面的な全磁力変化の分布を把握するため、年一回の全磁力繰り返し観測も実施する。これまでの調査により雌阿寒岳や草津白根山では、全磁力の観測により火山地下の熱活動についてモニタリングが可能であることが示された。特に雌阿寒岳では火山性の磁場変化を高感度で捉えることに成功しており、全磁力観測が火山活動の監視に有効であることを示した典型的な事例であるいえる。草津白根山では2018年1月に本白根山で噴火が発生したが、本白根山の地下の熱活動の状況を把握するため、全磁力の繰返し観測を実施する。加えて、熱水対流の状況を把握するため自然電位観測を実施する。
 一方でDI効果やCA効果の補正手法、火山島における海洋ダイナモ効果の影響評価など火山性磁場変化を高精度で検出のために取り組むべき課題も残されている。本調査研究ではさらなる事例研究を積み重ねることにより、火山性磁場変化の検出技術の高度化を図る。なお、これら各火山での全磁力観測の観測結果および解析結果について火山活動解説資料や火山噴火予知連絡会等に提供する。
 最近、大学などで無人ヘリやドローンなどを利用した空中磁気測量による全磁力の繰り返し観測が試みられている。空中磁気測量は面的な観測ができることや、火山活動が活発化して人が近づけなくなっても観測が行えることなど有利な点があり、将来全磁力の繰り返し観測は空中磁気測量に置き替わる可能性もある。このような情勢を踏まえて、ドローン等を利用した空中磁気測量について文献等を調査し、情報を収集する。
 その他、火山における比抵抗構造探査や自然電位など全磁力以外の電磁気観測についても他機関と共同して実施する。


イ.地磁気ブロマイド記録のデジタル化(平成30年度)

[担当者]:

○吉村 純、笹岡雅宏、海東恵美、吉武由紀、増子徳道(技術課)、山際龍太郎、平原秀行、熊本真理子、澤田正弘、森永健司、田中達朗、長町信吾、稲村友臣、秋元良太郎、栗原正宜(観測課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 100年を超える歴史を持つ地磁気観測所(柿岡)においてもデジタル値として観測されたデータは40年余りに過ぎず、地磁気観測記録の多くはブロマイド印画紙のアナログマグネトグラムとして蓄積されている。これらをデジタルデータ化して公開することで、データアクセス性の向上、現象等の検索・閲覧、データ比較、解析計算などその価値は飛躍的に高められる。過去のアナログ記録をデジタル変換し、近年のデジタル計測されたデータと繋げることで、同一地点での連続した長期間記録が扱えることにもなり、太陽活動の地球環境への影響調査等に資することが期待される。
 平成20年度から29年度にかけて、地磁気ブロマイド記録をデジタルデータに変換する手法の開発と、ブロマイド記録を数値化したデータ(柿岡1956〜1983年、女満別・鹿屋1979〜1984年)、ブロマイド印画紙の画像データ(柿岡1926〜1983年、女満別・鹿屋1974〜1984年)の作成・公開を行ってきた。
 平成30年度は、外部資金を利用して、ブロマイド記録の画像データ及び数値データ(毎分値、7.5秒値)の作成をさらに進める。また、これらのデータを地磁気観測所ホームページで公開する。


基礎課題

ア.南極昭和基地の地磁気データの品質及び基線値安定性についての調査(平成29〜30年度)

[担当者]:

○仰木淳平(技術課)、平原秀行(観測課)、有田 真(網走地磁気観測連絡事務所)

[概要及び具体的な達成目標]:

 昭和基地では、フラックスゲート磁力計(島津製作所MB162)を使って地磁気3成分の連続観測を、FT型磁気儀(Bartington)とプロトン磁力計(テラテクニカPM218SB)を使って月に1回程度の絶対観測を行っている。基線値の推移を長期的に見ると夏季に大きな変化が生じることが多かったため、2011年11月〜2012年1月にMB162センサー付属の水管レベル計で傾斜を断続的に測定したところ、南北・東西方向共に30″程度の変化が確認された。この傾斜変化が基線値へ与える影響を定量的に把握するため、第1期(2013年1月〜2月)および第2期(2013年11月〜2014年2月)(ともにJARE54)にMB162センサーへ電子式水管傾斜計を取り付け、磁力計センサーの傾斜・温度を連続観測した。その結果、夏季の傾斜変化を確認すると共に基線値変化との対応を解析し、基線値変化の一部分は傾斜変化によるものであることが分かった。冬季および季節の変わり目まで含めた傾斜変化を調べるため、2015年2月以降、同電子式水管傾斜計での通年連続観測を行っている(第3〜5期)。また、MB162の安定性や今後のオーバーハウザー磁力計の導入可能性とその効果について調査するため、2016年12月にオーバーハウザー磁力計を設置し、全磁力値の毎秒連続観測を行っている。
 本調査研究では、観測システム及び観測環境のノイズ状態の調査により地磁気データの品質を把握することと、フラックスゲート磁力計での観測値を絶対値化した場合の精度(基線値の安定性)を把握することにより、昭和基地の地磁気データをより付加価値の高いものにすることを目的とする。


イ.雌阿寒岳における岩石磁気の調査(平成30年度)

[担当者]:

○島村哲也、増子徳道、仰木淳平、山崎 明(技術課)、高橋幸祐(技術課併任)、有田 真(網走地磁気観測連絡事務所)

[概要及び具体的な達成目標]:

 火山体を構成する岩石の磁化に関する情報は、全磁力観測から推定される熱消磁領域の規模や温度変化、さらには全磁力連続観測データに含まれる年周変化成分を評価する際に参考となり得る。
 当所で地磁気観測している火山では、草津白根山や阿蘇山等については磁化の測定実績があるが、雌阿寒岳では未測定であり実測値は現状では不明となっている。
 本研究課題では、雌阿寒岳において岩石試料の採取及び磁化測定を行い、熱消磁モデルや年周変化に与える影響について調査する。


ウ.地磁気永年変化の経年成分に関する調査(平成30〜31年度)

[担当者]:

○浅利晴紀、森永健司、長町信吾、栗原正宜(観測課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 近年の極軌道衛星による連続的な地磁気観測は、地球外核の対流を起源とする地球主磁場の時空間分解能を大幅に向上させた。その成果として、地磁気永年変化のうち非常に微小な振幅しか持たない経年変化成分が検出されるようになった。更にこのうち比較的顕著で定常的な6年周期振動は、理論的に存在が期待される外核中の電磁流体波の存在を示唆するものとされ、特に注目を集めている。しかしながら、その形態やダイナミクスなどの詳細は以下の理由から未だ明らかになっていない。

1. 衛星観測の期間が十数年程度に限られる。
2. より長期に及ぶ地表定点観測データベースとそれに基づく永年変化モデルは、現行のものでは経年成分を詳細に検出する十分な精度が無い。

 精度の劣る従来の長期間永年変化モデルを用いた外核対流経年振動の検出の試みは既に幾つか報告されているが、それらの結果のばらつきは大きい。この原因としては、太陽活動の経年変化の影響などから、特に永年加速(主磁場の2階時間微分)の決定精度の低さが指摘されている。
 本研究課題では、地磁気永年変化の経年成分検出に最適化した長期データセットを作成し、それを用いて永年変化モデリングおよび外核対流振動モデリングを行う。これにより、地表定点観測データのみから抽出する経年成分の精度向上の可能性を調査するとともに、より長期の外核対流振動モデルから外核の経年ダイナミクスを議論する。


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