資料

海観６－（３）

次期ケーブル式海底地震・津波観測システムについて

平成２９年６月２６日
National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience

国立研究開発法人 防災科学技術研究所
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次期ケーブル式海底地震・津波観測システム整備の基本的考え⽅
次期ケーブル式海底地震・津波観測システム整備の基本的考え⽅（案）（海観５－（５））を要約

１.⽬的
津波即時予測及び地震動即時予測の⾼度化、プレート間の固着及びすべり状況の時間変化の逐次把握、を実現するため、南海トラフの⻄側に基盤的調査観測を担うケーブル式海底地震・津波観測システムを整備し、巨⼤地震の被害軽減に結びつける。
２.観測すべき現象（現象を観測するための測器）・地震計（強震計、⾼感度地震計、広帯域地震計）、⽔圧計を⽤いて各種現象を観測・地殻変動観測のためにGNSS/A海底局、傾斜計、歪計等を接続することは拡張的な事項とする
３.観測点の配置
・約20km間隔の三⾓網を基本とするが、技術的・費⽤的に困難な場合には間隔の拡⼤を⾏う
・個々の観測点の配置位置は設置する海域の特徴を考慮して個別に判断する。
４.データの信頼性、精度、オープン化
・地震動即時予測、津波即時予測に必要な信頼性と観測の精度が担保されることが必要
・システムやセンサーの選択に際しては事前にその特性を⼗分把握しておくことが必要
・⻑期観測実現のため、データ伝送や観測の冗⻑性・安定性・置換性を組み合わせることが必要
・観測データをオープン化することで、学術に貢献するとともに、防災・減災に資する
５.新たな技術開発の必要性および拡張性
・新たな観測技術は、次期システムの整備・運⽤と並⾏して開発、実証していくことが必要
・新たな観測機器の接続が可能な拡張性が必要（データ伝送および給電）・⽔圧計のドリフト等の誤差を取り除く技術開発が必要
６.コスト
・整備を含めたライフサイクルコスト全体での評価
・段階的な整備・運⽤を可能にすることが望ましい
７.その他
・DONET、S‐net整備でのノウハウ活⽤、課題事項への対処
・地⽅公共団体等のニーズへの対応も考慮

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次期システムにおける優先順位の整理
第３回 WG 事務局資料（海観３－（３）．２）、第５回 WG 事務局資料（海観５－（５）．別表）を参考に作成

技術的な拡張性が必要な観測掘削孔を利用した観測
傾斜計および歪み計
GNSS/Aおよび音響測距＜海域観測プラットフォームの高度利用＞

３. 拡張分岐ノードの増強・増設
検討事項
ポート数、接続仕様

測地学的観測スロースリップイベント

拡張的事項

優先順位低準基盤観測＜プレート間の固着状況の逐次把握＞

低周波地震活動、微動の観測

南海トラフ沈み込み帯での現象理解に役立つ観測事項

２. 地震計の増設
検討事項
地点数、設置海域、設置機器、設置方法（基本観測事項、拡張的事項に含まれないもの）
優先順位高基盤観測

基本観測事項
陸域基盤観測相当（高感度地震観測、強震観測、広帯域地震観測）
水圧観測（津波観測：地震時地殻上下変動観測）＜陸域観測網の海域への延長：海域基盤観測網＞

１. 地震観測・強震観測・津波観測（５０地点：20～30km間隔）
広帯域地震観測（５地点：100km間隔）

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次期システム方式検討にあたって考慮すべきこと• 次期システムにおける観測事項の整理＜基盤観測＞陸域基盤観測網の海域への延長
20～30km間隔の地震観測（Hi‐net/KiK‐net相当：水圧計併設）
50点
100km間隔の広帯域地震観測（F‐net相当：水圧計併設）
5点（設置環境の改善：広帯域地震計の埋設設置、強震・津波観測の姿勢変化対策）＜準基盤観測＞海底地殻変動
地殻変動観測機器等の将来的な増設に備える（拡張分岐ノードの活用法の検討：電力供給能力、データ伝送方式、ICTシステムの接続等）• コストの考え方
整備コストの低減（施工の容易さ）
段階的な整備を行う場合の効率（例、50％のコストを投資した段階で50％の観測能力を得る等が理想）
整備後の運用コストの低減（修理、運用の容易さ）
基盤観測網を効率的に整備するにはインライン方式（S‐net）と、拡張分岐ノード方式（DONET）を組み合わせることが必要

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第1回海域観測WG

⼩平委員資料（海観１－（３））より

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第1回海域観測WG

篠原委員資料（海観１－（４））より

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第2回海域観測WG

NEC提供資料（海観２－（４）より ）7

海域基盤観測と海域観測プラットフォーム構想

陸揚げ局へ

第2回海域観測WG⻘井資料（海観２－（２））改海底観測における実践的な機器開発・実証試験・先端科学観測の場、さらには最新の機器・システムを早期に実際の観測に投⼊可能な場として「海域観測プラットフォーム」を形成し、オールジャパンの技術を結集する。

陸揚げ局へ

光分岐装置

光地震計・津波計

全体で50箇所 インライン方式地震計・津波計

次世代オール光実証等（基盤観測）
分岐装置

海域基盤観測拡張分岐ノード
終端装置

増設地震計（準基盤分）
⻑期孔内計測（ちきゅう掘削孔利⽤等）
ノード接続方式広帯域地震計（基盤観測）

地殻変動観測機器（傾斜計、⾳響測距、等）

全体で5箇所程度
次世代ICTシステム（IP接続対応）

海域観測プラットフォーム（活⽤例）8次期システム基本構想
・インライン・ノードハイブリッド⽅式（A案）
インライン⽅式と拡張分岐ノード⽅式を複合する
効率的に敷設が可能であるとともに、広帯域地震計のROV設置も可能（整備が効率的）
空間的に均質な観測網を構築しやすい
新規開発の要素が多い（ハイブリッド⽅式部分は新規）・インライン・ノード分離⽅式
インライン⽅式、ノード⽅式を別々に敷設する
新規開発の要素が少ない（既存⽅式のアップデート）
異なる2つの⽅式のシステムを敷設・運⽤する必要がある
⽅式を全域で⼀体（B案）

インライン⽅式を全域に敷設
ノード⽅式を必要な箇所に敷設⽅式を領域で分割（C案）

インライン⽅式を浅部、深部に敷設
ノード⽅式を中間部に敷設9

基本構想3案の概念
インライン・ノード
ハイブリッド⽅式
A案
⽅式は全域で⼀体

陸インライン・ノード
分離⽅式
B案

ハイブリッド

陸ノード
インライン

C案

陸
インライン

⽅式を領域で分割

浅部

ノード
インライン

深部

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（A案）インライン・ノードハイブリッド⽅式
1500m

20km

33°
3000m

10kmの展張で機器設置可能な範囲

4500m
トラフ軸
4500m

32°

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計

50
5
3
31°

131°

132°

133°

134°

11135°（A案）次期システムでの段階的な敷設計画の一例
第２期完了時：基盤観測網の主要部分（地震計・津波計部分）の完成

第１期完了時：トラフ軸近傍での地震・津波観測の開始

地震計・津波計50地点
拡張分岐ノード0地点
広帯域地震計0地点
光地震計・津波計0地点
陸揚局3箇所

地震計・津波計13地点
拡張分岐ノード0地点
広帯域地震計0地点
光地震計・津波計0地点
陸揚局2箇所

第３期完了時：基盤観測網の完成

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計

第４期以降○海域観測プラットフォームの活用を推進
・活用例
地殻変動観測装置、ICTシステム、長期孔内観測装置、等の接続

地震計・津波計50地点
拡張分岐ノード5地点
広帯域地震計5地点
光地震計・津波計3地点
陸揚局3箇所○津波即時予測の観点から、トラ
フ軸外側や想定津波波源域外側への広域展開

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（B案）インライン・ノード分離⽅式１（全域⼀体型）
1500m

20km

33°
3000m

10kmの展張で機器設置可能な範囲

4500m
トラフ軸4500m

32°

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計

506
331°

131°

132°

133°

134°

13135°（B案）次期システムでの段階的な敷設計画の一例
第２期完了時：基盤観測網の主要部分（地震計・津波計部分）の完成

第１期完了時：トラフ軸近傍での地震・津波観測の開始

地震計・津波計50地点
拡張分岐ノード0地点
広帯域地震計0地点
光地震計・津波計0地点
陸揚局3箇所

地震計・津波計13地点
拡張分岐ノード0地点
広帯域地震計0地点
光地震計・津波計0地点
陸揚局2箇所

第３期完了時：基盤観測網の完成

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計

第４期以降○海域観測プラットフォームの活用を推進
・活用例
地殻変動観測装置、ICTシステム、長期孔内観測装置、等の接続

地震計・津波計50地点
拡張分岐ノード6地点
広帯域地震計6地点
光地震計・津波計3地点
陸揚局3箇所○津波即時予測の観点から、トラ
フ軸外側や想定津波波源域外側への広域展開

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（C案）インライン・ノード分離⽅式２（領域分割型）

15（C案）次期システムでの段階的な敷設計画の⼀例
第1期：早期検知優先

第2期：巨⼤地震・地殻変動を正確に把握

第3期：浅海域に地震計導⼊、海陸観測網統合

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次期システムで必要な技術開発要素（１）・インライン・ノードハイブリッド方式（複数の指摘）S-net等のインライン方式とDONETの拡張分岐ノード方式を複合、等

・次世代伝送方式への対応（10G/IP）（海観2-(4). P20）

622Mbps（STM4）の伝送レートから10Gbpsの伝送レートへ移行する
SDH方式からIP方式への移行を検討、等

・次世代技術の開発
無電力オール光システムによる地震・津波観測の実証 （海観5-(4). P10）
－レーザー・光ファイバ方式の地震計および津波計の開発－遠隔励起増幅、通信波長帯域への対応
次世代ICTシステムの実証（海観1-(4). P7）
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次期システムで必要な技術開発要素（２）・設置環境の改善（新型インライン筐体の開発、埋設など）（海観2-(2). P13）

回転止め治具の付加、津波センサの小型化等による筐体の小型化

・センサ開発（基盤観測としての基本機能の確保）（海観5-(4). P9）振動に強い津波センサの開発、等－強震動の影響を受けにくい津波観測の実現、等・解析技術の開発
海底地盤上で観測された強震動・津波観測データ解析技術の開発－陸域の超軟弱地盤での研究をもとに海域データの即時処理手法を高度化、等－水圧データの時間微分波形を用いた津波即時処理手法の開発、等18まとめ・WGでの議論内容の整理を⾏った。
・次期システムの効率的な整備には、インライン⽅式と拡張分岐ノード⽅式を組み合わせることが、適当と判断される。
・次期システムを実現する具体的な案として、下記の3つの案を提⽰した。
（A案）インライン・ノードハイブリッド⽅式（B案）インライン・ノード分離⽅式１（全域⼀体型）（C案）インライン・ノード分離⽅式２（領域分割型）（A案）インライン・ノードハイブリッド⽅式

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計（B案）インライン・ノード分離⽅式１（全域⼀体型）（C案）インライン・ノード分離⽅式２（領域分割型）

地震計・津波計
拡張分岐ノード
光地震計・津波計19