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平成28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特徴と情報活用に関わる調査(平成28〜29年度)

[担当者]:

○山崎貴之、熊坂信之、平原秀行、海東恵美、森永健司、秋元良太郎、佐々木敬悟(観測課)、大川隆志、吉村純、笹岡雅宏、吉武由紀(技術課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 大規模な磁気嵐が発生した場合、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が、このような地磁気極端現象の事例は少なく、人間活動に対する影響評価が十分になされているとは言えない。これまで、地磁気急変化現象の統計的調査による極端な磁場変動の推定や周波数解析を用いた巨大磁気嵐に対応する地磁気誘導電流の推定を試みるとともに、地磁気短周期現象によって懸念される日常生活への影響への対応の一助となるよう、速やかな地磁気活動状況の提供や現象カタログの品質向上を推進してきた。今後さらに、地磁気短周期現象の検出能力の向上やデータベースの品質と利便性を向上させ、観測データの利用価値を高めていく。また、地磁気観測所で保有している長期間にわたる地磁気及び地電流の変化観測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に資する可能性を探求する。


イ.地磁気絶対観測の自動計測試作器の試験及び評価(平成27〜29年度)

[担当者]:

○熊坂信之、大和田毅、山崎貴之、平原秀行、海東恵美(観測課)、大川隆志、吉村純、仰木淳平(技術課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 地磁気絶対観測の自動化に係わる調査研究で、平成26年度に偏角測定部の一部の試作器を製作し、偏角の試験観測を実施した。試験観測で得られたデータから、磁場測定を行うフラックスゲート磁力計検出器、水平回転台の傾きを測定する傾斜計それぞれの取付状態の良否が重要であることなどが判明し、今後のプロトタイプの開発に向けた問題点について検討した。
 本研究課題では、偏角測定部の改良と伏角測定部及びレーザー光を用いた水平角度校正装置(偏角測定データを真北からの角度に変換する)の装着と試験観測を進め、また、海外で開発を進めている装置の仕様も視野に入れながら、プロトタイプの改良・評価を目標とする。


(2)観測成果・技術の利活用に関する調査研究の課題

ア.活動的火山における地磁気変化に関する調査(平成26〜28年度)

[担当者]:

○山崎明、豊留修一、西田誠、高橋幸祐、増子徳道、仰木淳平(技術課)、山崎貴之、山際龍太郎、島村哲也、田中達朗、長町信吾、秋元良太郎、栗原正宜(観測課)、北川貞之

[概要及び具体的な達成目標]:

 平成26年11月の「御嶽山の噴火災害を踏まえた活火山の観測体制の強化に関する緊急提言」では観測強化の大きな柱として地球電磁気観測が提言された。また、平成27年3月の「御嶽山の噴火災害を踏まえた活火山の観測体制の強化に関する報告」では、当所の役割として、気象庁が今後取り組む火山観測体制および評価体制の強化、または観測機器の開発等に協力していくことが求められている。こうした状況の下、本調査研究計画を受け皿としてこれらの要請に応えるべく調査研究を推進していく。
 これまでの調査から地磁気全磁力は火山の地下浅所に存在する熱水活動に非常に敏感に感応し、火山活動の監視に有効な観測であることが確かめられている。平成25年7月から平成26年2月、および平成27年3月以降の雌阿寒岳の全磁力の減少は、他の火山観測ではほとんど変化が認められず、震動観測などでとらえきれない小規模な熱活動に対する全磁力の感度の高さを示すものとして注目されている。熱水活動の活発な火山は水蒸気型の爆発的噴火を起こしやすく、こうした火山での監視技術を高めるためにも全磁力観測による監視技術をより一層高度化する必要がある。
 本調査研究では気象庁火山課及び各地域火山監視・警報センターと協力し、より高度な火山活動監視の実現を目指すため、特に水蒸気爆発型の噴火を起こす火山について重点的に調査を行う。雌阿寒岳、草津白根山、阿蘇山、伊豆大島、三宅島においては全磁力連続観測を継続し、全磁力の繰返し観測も実施する。雌阿寒岳では重点火山として、平成25〜26年度にかけて全磁力連続観測点を増設し観測を強化した。今後はそのデータを十分に活用し熱源の推定精度の向上を図る。平成25〜26年度にかけて雌阿寒岳で実施したAMT構造探査についてはさらに詳細に解析を進め、論文にまとめる。
 また、平成27年度に気象庁が樽前山、吾妻山、御嶽山、霧島山に設置した全磁力連続点については、観測データの品質を見極め、観測点の変化特性などの調査を行う。


イ.地磁気ブロマイド記録のデジタル化(平成28年度)

[担当者]:

○増子徳道、吉村純、笹岡雅宏、西田誠(技術課)、山際龍太郎、澤田正弘、海東恵美、森永健司、島村哲也、田中達朗、長町信吾、佐々木敬悟、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においてもデジタル値として観測されたデータは約40年に過ぎず、多くはブロマイド印画紙のアナログ記録として大量に蓄積されている。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の記録が扱えることにもなる。
 平成27年度までに、地磁気ブロマイド記録をデジタルデータに変換させる手法の開発と、過去のブロマイド記録(柿岡1956〜1975年、女満別・鹿屋1980〜1984年)から変換したデジタル化毎分値および7.5秒値の公開、スキャンしたブロマイド画像(柿岡1935〜1975年、女満別・鹿屋1980〜1984年)の公開を行ってきた。
 平成28年度は、外部資金も利用してデジタル化期間をさらに伸ばすとともに、まだ数値化できていない記録の読み取りと数値化を行う。数値化したデータおよび得られた画像データは当所WEBサイトで公開する。


基礎課題

ア.南極昭和基地における基線値変動と傾斜変動に関する調査(平成27〜28年度)

[担当者]:

○仰木淳平、高橋幸祐(技術課)、平原秀行(観測課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 2013年1月〜2月(以下、第1期)及び2013年11月〜2014年2月(以下、第2期)に、昭和基地のフラックスゲート磁力計センサーに電子式水管傾斜計を設置する事によって、夏季に明確な傾斜変動が確認された。第1期、第2期それぞれの期間について、絶対観測によって得られる基線値との関係性を調査したところ、第1期の基線値変動はおおよそ傾斜変動によるものと理解出来たが、第2期は傾斜変動によらない基線値変動も見られた。第1期、第2期の調査結果については、第4回極域科学シンポジウム(2013年11月、東京・立川市)とXVI IAGA Observatory Workshop 2014(2014年10月、インド・ハイデラバード市)で発表を行い、成果をまとめた論文を南極資料に投稿中である。また、1年(夏季終盤〜越冬期間〜夏季)を通じた基線値変動の原因を調査するため、2015年2月〜2016年2月(以下、第3期)に再度傾斜計を設置し、絶対観測も月に2〜4度の頻度で行った。その結果、夏季に比べて冬季の傾斜は安定していることが確認され、センサー温度が-10℃以下になったときに傾斜計出力にセンサー固有の温度特性があることが示唆された。第3期の調査結果については第6回極域科学シンポジウム(2015年11月、東京・立川市)で発表を行った。
 現在、第57次隊では絶対観測の頻度は月1回に戻しているが、傾斜計の観測は継続している。また、2016年2月〜2017年1月(以下、第4期)に無人オーロラ観測装置の試験機が設置され、付属の3成分フラックスゲート磁力計の観測も行われている。
 本調査研究では、第3期の観測・解析結果を精査し、年間の基線値変動と傾斜・温度変化との関係性を定量的に説明できるかを解析・検討する。また外部擾乱による影響の可能性についての調査を行う。その最新の調査結果をXVII IAGA Observatory Workshop 2016(9月、ベルギー・ドゥールブ)と第7回極域科学シンポジウム(11月、東京・立川市)で発表する。


イ.雌阿寒岳で発生した水蒸気噴火の前兆現象に関する研究(平成28年度)

[担当者]:

○高橋幸祐(技術課)

[概要及び具体的な達成目標]:

 水蒸気噴火はマグマが直接関与せず、マグマから分離した高温ガスと既存の帯水層や熱水系との相互作用によって発生すると考えられているが(Barberi et al., 1992)、詳細な準備過程や噴火メカニズムは解明されてはいない(例えば、Kato et al., 2015)。
 Barberi et al., (1992) によって過去の水蒸気噴火に関するレビューがなされているが、115の噴火事例のうち62 %については主として地震活動の活発化等の前兆現象があったと報告されている。しかし、地震活動が活発化したからといって必ずしも水蒸気噴火に結びつくかどうかは判断できず (Cyranoski, 2014) 、震動観測のみによる噴火予測は困難を極める。またマグマ噴火と違い、水蒸気噴火は火口域での局所的な現象であることが多いため (Barberi et al., 1992)、傾斜観測やGNSS観測等の測地学的手法では噴火の前兆を検知できない可能性がある(例えば、Cyranoski, 2014)。
 雌阿寒岳では近年、ポンマチネシリ火口やその周辺において水蒸気噴火が繰返し発生している。最近では2008年11月にポンマチネシリ火口内の南東側において2度の水蒸気噴火が発生している(例えば、石丸ほか、2009)。以下に述べるように、この噴火については前兆現象がいくつか報告されており、稀有なイベントである。例えばこの噴火に先立ち、地震活動の活発化や火山性微動の発生が見られ (気象庁、2014)、傾斜変動がこの噴火の2日前に広帯域地震計によって観測されている (Aoyama and Oshima, 2015)。さらに噴火前に観測された火山性微動の発生源が移動していることが明らかにされている(Ogiso and Yomogida, 2012)。
 地磁気観測所は、全磁力連続観測をポンマチネシリ火口の南側で2003年以降実施している。橋本ほか (2009)は、1点のみの連続観測であるが2008年噴火の2日前から噴火の前兆現象と考えられる全磁力変化を検知したと報告している。しかし、その変化は数 nT程度の振幅でかつ、同程度の振幅をもつ地磁気日変化に起因するノイズが処理後の観測データに残っている。ゆえに全磁力観測によって前兆変動を捉えたと主張することは現状の解析結果からは難しい。
 水蒸気噴火の前兆現象の発生機構を明らかにすることは、噴火の準備過程や発生場の理解に大きく寄与すると考えられる。さらには噴火予測の高精度化につながる可能性もある。そこで本研究では雌阿寒岳の2008年噴火イベントを対象として、以下の目標達成を目指す。
 1. 2008年噴火の直前に観測された全磁力変化について再解析を行い、この変化が確実に噴火の前兆現象であることを示すとともに、重要であると考えられる全磁力変化のorigin timeを正確に推定する。
 2. これまでに得られている地震学・測地学的手法による対象イベントの前兆現象に関する研究成果や地下構造情報(比抵抗)に全磁力観測データの再解析結果から得られる知見を加え、水蒸気噴火発生機構について考察を行う。
 3. 上記1および2において成果があった場合、火山学会で公表する。


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