［担当者］：(〇が主担当)
○藤原善明、笹岡雅宏、山崎貴之、浅利晴紀、増子徳道、屋良朝之、山際芳雄（技術課）、大竹和生、谷口秀隆、長町信吾、稲村友臣、松浦大輔、飯塚ふうな、山際龍太郎（観測課）、吉田康宏
［概要］：
火山活動の活発化に伴う全磁力変化の観測事例が多数報告されている。これまでに当所が雌阿寒岳や草津白根山で実施してきた全磁力観測により得られた成果は、火山監視に対する全磁力観測の有効性を示している。これら全磁力変化は、火山体浅部熱水系の状態変化に起因する熱磁気効果と密接に関係していると推定されており、水蒸気噴火の発生予測に貢献することが期待されている。平成26年御嶽山噴火災害を契機に水蒸気噴火の発生予測への社会的ニーズが高まり、気象庁地震火山部では、平成27年度から水蒸気噴火の前兆を早期に捉えるための新たな観測手法のひとつとして全磁力観測に着目するとともに、その他の多項目観測データの統合解析による火山活動評価手法の高度化に取り組んでいる。
本調査研究では、地震火山部による火山業務改善の取り組みを技術的に支援するため、火山活動の監視および評価手法の高度化に係る技術開発に引き続き取り組む。
当所が従前より全磁力連続観測を実施している雌阿寒岳、草津白根山、伊豆大島等に加えて、地震火山部が平成27〜30年度以降に本庁地震火山部が連続観測施設を整備した樽前山、吾妻山、安達太良山、御嶽山、九重山、霧島山えびの高原（硫黄山）（以下、本庁整備６火山）周辺を対象に、これまでの観測成果のとりまとめ、ノイズ低減手法及び観測測器の技術開発、常時観測化を見据えた効果的な観測のあり方、および観測安定性の検討を引き続き進める。
［担当者］：(〇が主担当)
○浅利晴紀、海東恵美、神谷亜希子（技術課）、山際 龍太郎、谷口秀隆、長町信吾、仰木淳平（観測課）
［概要］：
絶対観測に用いる次期標準磁気儀設計に向けて、令和2年度までの試作機実験で明らかとなった問題点を踏まえ、海外での装置開発に係る最新の動向について情報収集するとともに、当所の観測成果を活用する各方面から求められる観測精度を実現するために磁気儀に必要となる性能について検討する。
［担当者］：(〇が主担当)
○仰木淳平、稲村友臣、平原秀行、山際龍太郎（観測課）、屋良朝之、浅利晴紀（技術課）
［概要］：
オーロラ帯直下であり、また観測点密度の低い南極域の地磁気絶対値の毎秒データを作成・公開することは宇宙天気予報や地磁気全球モデルの精度向上に寄与し、地球環境の把握や地磁気全球モデルを利用した火山活動評価の精度向上にも貢献する。
地磁気観測データを絶対値化するためには連続観測値の適切な較正や人工的な擾乱の把握が必要であり、その手法について調査する。
昭和基地は1960年に地磁気観測を開始し、観測点の少ない南極域において長期的に観測を継続している貴重な観測点である。観測項目は、ひと月に1度手動で地磁気の向きと大きさを測定する地磁気絶対観測と地磁気3成分の変化を24時間365日連続で自動測定する地磁気変化観測がある。それぞれの観測結果は独立に公開されており、絶対観測の結果を使って変化観測による連続観測値を較正する絶対値化は行われていない。そのため、本研究では連続観測値の絶対値化に向け観測手法の変更やその影響等について調査を行う。
昭和基地の地磁気連続観測値を絶対値化することは、科学と観測点運営の両面でメリットがある。科学的なメリットは、他の地磁気観測点や他の観測項目との比較が容易になることである。特に近年、人工衛星観測と地上観測をあわせて解析し、地磁気の全球モデルの開発等の研究が行われているが、観測点密度の低い南極域において、昭和基地のデータが利用できるようになるとモデルの精度向上につながる。観測点運営上のメリットは、効率的に絶対観測を行えるようになることである。現在はその月の代表値（磁気圏・電離圏等による影響の少ない主磁場の値）を得るため、宇宙天気予報を参考に、地磁気活動が静穏と予想される日時に絶対観測を行うこととしており、直前にならないと計画を立てることができない。また、地磁気活動が活発になると予想されていない場合でも、実際に観測に適した状況になるかはわからず、また、観測中に活発になることもあり、観測を延期等せざるを得ないこともある。絶対値化した連続観測値から静穏な状態を抜き出して月の代表値を計算できるようになれば、地磁気の活動状況に関わらず絶対観測を行うことができ、観測隊員の負担を大きく減らすことができる。
連続観測値を絶対値化するために、絶対観測の簡略化と高頻度化の試験を行い、観測隊員の負担を増やさずに較正の精度を確保できるか確認する。簡略化の手法として弱磁場方式を導入し、現行のひと月に1度のゼロ磁場方式に加えてひと月3回程度の弱磁場方式の観測を行い、較正の精度や手法の違いによる影響を調査する。また、試験的に連続観測値を絶対値化し、静穏な状態を抜き出して計算した代表値と従来の方法による代表値を比較し、新しい方法を採用できるか評価する。
［担当者］：(〇が主担当)
○長町信吾（観測課）
［概要］：
地磁気変動の活動程度を表す指数のひとつにK指数がある。1日を3時間ごとの8区間に分け、各区間において地磁気の変動の振幅を準対数的に0〜9の10階級で評価するもので、地磁気観測所では柿岡、女満別、鹿屋の3地点のK指数を公表している。K指数を測定するためには、実際の地磁気変化から、想定される日変化を取り除かなくてはならない。1930年代にはじまるK指数の黎明期から、観測者の経験に基づいて推定された日変化曲線をアナログ記録に鉛筆等で書き入れ、スケールを記録紙に当てて指数を読み取るという手法（以下、ハンドスケーリングと呼ぶ）で行われていたが、観測データがデジタル値で取得できるようになった1980年代以降には計算機による手法がいくつか開発された*1。ハンドスケーリングには、読み取りに手間がかかること、観測者の主観を完全に排除できないこと、担当者が変更になった場合の判定基準の確実な引継ぎなどの課題があり、計算機による判定が採用できればそれらの課題が解決されるものと期待されたが、過去に当所行われた試験*2、*3では満足のいく正答率を得ることができず、現在でも報告値はハンドスケーリングによる読み取り値を採用しており、計算機による読み取りは速報的な判定に利用するのみにとどまっている*4。
これまでの計算機による手法は、何らかの数学的アルゴリズムを用いて日変化を推定するものであった。しかし、K指数として計測されるべき地磁気変化は、数分から数日間という非常に広い周波数領域にまたがるため、日変化と数学的に分離することが難しい。このため、計算機による日変化の推定と熟練の観測者の経験に基づく推定との間に大きな乖離が生じることがあり、これが計算機による手法では満足いく正答率が得られなかった大きな理由である。本研究では、従来の数学的手法による日変化推定の方法から離れ、熟練の観測者が持つ経験則を機械学習によって計算機上で再現するという新しい試みによって、精度の高いK指数判定を目指す。
［参考文献］：
*1 Menvielle, M., Papitashvili, N., Hakkinen, L., Sucksdorff, C., Computer production of K indeces: review and comparison of methods. Geophys. J. Int. 123, 866-886, 1995
*2 山田雄二，K指数決定のデジタル化について─LRNS法の場合─，地磁気観測所技術報告，37，58-68，1997
*3 小池捷春，玉谷智佐，長谷川一美，デジタルK採用に関する調査─試験運用結果とその評価─，地磁気観測 所技術報告，38（1），1-10，1998
*4 長町信吾，K指数速報値を計算機で算出する新しい手法，地磁気観測所テクニカルレポート 第12巻第1,2号，1-9，2015
［担当者］：(〇が主担当)
〇平原秀行（観測課）
［概要］：
地磁気変化観測に用いるフラックスゲート磁力計は、温度変化や傾斜変化による計測値変動があり、柿岡では１週間に１回程度の絶対観測で絶対値を求め、観測値の補正を行っている。
松代地震観測所の大坑道内にある地震計室は、温度変化や傾斜変化が極めて小さく、そうした環境での地磁気変化観測は、計測値の安定性が高いと推測され、絶対観測の間隔を広げられる可能性がある。
昨年度は松代地震観測所の予備調査を行い、大坑道の地震計室内にフラックスゲート磁力計を設置した。今年度は、フラックスゲート磁力計の観測を引き続き行い、観測データの安定性を解析する。
［担当者］：(〇が主担当)
〇笹岡雅宏、浅利晴紀（技術課）、下川淳（網走地方気象台）
［概要］：
地磁気観測には、地中温度の季節変化に対応する成分がよく含まれる。これは、観測点における表層の砂鉄や岩石のもつ磁化の大きさが、地中温度に依存するため観測されるものである。女満別観測施設や火山における地磁気観測点では、地中温度の季節変化に伴う地磁気変化が観測されることが知られている。このような季節変化は、定常観測や火山観測においてはノイズとなり、その変動の確実な把握には地中温度の参照が有効である。しかし、地中温度の直接測定はごく浅い深さに限られるため、代わりに表層鉛直方向の温度分布の推定値の利用を考える。
本課題では、地表面温度*1のほか降雨の表層透水をも考慮した地中温度を計算する手法を開発する。地表面から地中への熱伝導に加えて、降雨の表層透水による熱接触を取り入れた熱平衡式の使用を試みる。推定した地中温度と地磁気観測の季節変化（年周変動）の相関について調べる。
［参考文献］：
*1 笹岡雅宏,浅利晴紀,増子徳道,下川淳（2023）:草津白根山湯釜南東で観測される季節変化に関する調査, 2023年Conductivity Anomaly 研究会論文集,60-66.
［担当者］：(〇が主担当)
〇松浦大輔、屋良朝之、浅利晴紀、森永健司
［概要］：
地磁気観測所では柿岡、女満別、鹿屋、父島における地磁気変化を連続観測している。各観測施設内で観測される地磁気変化はほぼ同じであると期待されるが、構内で近接する主測器と副測器の間にも地磁気現象ばかりか日変化においても明瞭な差がある。地点間距離が約3.4kmの鹿屋と祓川では外部擾乱変動に多少の地点差もあろうが、2015年6月22日に発生した磁気嵐においては、鹿屋と祓川の振幅の差よりも、むしろ女満別構内に設置された主測器と副測器の振幅の差の方が大きいことが明らかになった。各地点固有の誘導磁場が影響しているものと考えられる。
これまでの調査研究では、観測点の地磁気変化特性の相違を調べるため、各時系列から抽出した１時間変化量などをデータセットとして統計調査を行った。その結果、女満別・鹿屋の一部観測点では、変化量そのものと変化量の地点差の間に単純な線形関係を見出せず、これは温度変化などを考慮しても改善しなかった。各地点の地磁気変化特性に異なる周波数依存性があることが示唆された。
そこで今年度の調査では、各地点の地磁気変化特性の差を調べるために周波数解析を始める。ここでは、鹿屋（kny00,hrg）と女満別（mmb00,mmb01）それぞれ2観測点について、外部擾乱に対する応答の周波数特性の相違を明らかにすることを目指す。最終的には、観測点間の伝達関数を推定することで、リファレンス観測点として許容される地磁気変化の違いを明瞭にし、新たに副観測点や構外比較観測点を新設する際の基礎資料とする。
［担当者］：(〇が主担当)
〇森永健司、谷口秀隆、飯塚ふうな、長町信吾
［概要］：
地磁気嵐の判定及び通報業務はIGY(1957年)を契機に、観測課の当番業務として実施されている。しかしながら、当番業務は官執時間のみで、時間外（夜間17時〜翌08時30分）に発生した地磁気嵐に関しては、当番者出勤後（08時30分以降）まで地磁気嵐の情報が発信されない。
近年、宇宙天気予報の重要性が増してきており、NICTでも2019年12月より24時間体制で宇宙天気予報及び宇宙天気情報を提供するようになったため、地磁気観測所からの地磁気嵐情報の発信の遅れは大きな問題となっている。
本研究では、当番勤務時間外で発生した地磁気嵐の迅速な情報発信を目的とし、地磁気嵐の自動判別ソフトウェアの開発と、その精度検証を行う。
