資料 計５５－（４）海底地殻変動観測技術の高度化
文部科学省 研究開発局
国立大学法人 東北大学、名古屋大学

海上における観測体制の現状
陸上のHINETとGEONET：⇒ 地殻活動のモニタリングで画期的な前進

巨大地震の震源域は海域が多い⇒ 海域における地震・測地観測網が今後の課題
hi-net ⇒ DONETGEONET ⇒ GPS/A（観測網、連続、ｾﾐﾘｱﾙﾀｲﾑ）

全体計画（平成２２～２６年度）• サブテーマ①：名古屋大学ほか
移動観測における高精度かつ高効率な海底地殻変動観測・解析技術の開発• 高精度な観測に向けた開発• 高精度な地殻変動解析結果を迅速に得ることが可能な解析手法の確立• 効率的な広域高密度観測が可能なシステムの開発• サブテーマ②：東北大学ほか
セミリアルタイム海底地殻変動連続観測に向けたシステム開発• 海底地殻変動の長期連続観測が可能な観測形態の検討• 海底地殻変動の長期連続観測に最適な解析が可能なシステム開発• 観測の高度化に向けた研究

海底地殻変動観測点
海上保安庁
東北大学
名古屋大学

三陸沖～室戸岬沖の太平洋側に設置（全32点）
海上保安庁（18点）
三陸沖～室戸岬沖に約100km間隔
東北大学（6点）
宮城県沖5点、熊野灘1点
名古屋大学（8点）
駿河湾4点、熊野灘4点

水深： 350～5500m

藤本他（2011）

平成２２年度（報告）• サブテーマ①：名古屋大学ほか
移動観測における高精度かつ高効率な海底地殻変動観測・解析技術の開発• 複数海上局システム構築の設計• 傾斜解析アルゴリズムおよび統合解析アルゴリズムの基本設計• 音響自動解析アルゴリズムの基本設計• サブテーマ②：東北大学ほか
セミリアルタイム海底地殻変動連続観測に向けたシステム開発• 係留用ブイの設計・作成し係留試験を実施• 多点海底局構成の観測点での観測データの解析により、海中音速場の空間変化の実態を把握

海底地殻変動観測イメージ

GPS測位技術

音響測位技術

海底地殻変動観測技術

平成２３年度計画（従来）• サブテーマ①：名古屋大学ほか
移動観測における高精度かつ高効率な海底地殻変動観測・解析技術の開発• 音響測距海上局システムの開発と作成• 熊野灘の実海域での観測によりアルゴリズム（傾斜解析・統合解析・音響自動解析）の検証と改良または開発• 最低３つの海底局を同時に測距できるシステムの設計• サブテーマ②：東北大学ほか
セミリアルタイム海底地殻変動連続観測に向けたシステム開発• 係留システムの実観測と改良• 音響波形の無線伝送アルゴリズム開発と波形処理ソフトウェアの作成• 共通仕様の海底局の追加作製と音響通信の動作確認

平成２３年度（補正追加）• 東北地方太平洋沖地震発生により、現在進行中の余効変動を集中的に観測することにより、巨大地震発生のメカニズム解明につながる。
• このため、宮城県沖を重点的に整備（４点→20点）し、進行中の「海底GPS高度化」PJの加速・強化を行う。
（測位精度の向上：１～５cm→1cm、達成年度を前倒
し：H22～25年度）• 多点観測を行うため、曳航式ブイと自航式ブイの同時観測を行う

２０１１東北沖地震に伴う海底地殻変動（海底GPS観測の結果）

Kido et al. (2011)東北大学

Sato et al. (2011)
海上保安庁

藤本他（2011）

今後の展開（暫定案）○：既存観測点△：宮城・福島沖に２０点を新設
海底局は深度6000mまで保安庁互換型

主に傭船により集中観測

藤本他（2011）に加筆

係留ブイ＋曳航式ブイ＋自航式ブイ

曳航ブイ

係留ブイ

フロート

ＣＴＤ

温度計アレイアンカー

海底局

係留ブイ＋曳航ブイ

自航式ブイ
藤本他（2011）

「宮城沖2」海底基準点の動き

宮城沖２（佐藤，２０１０年3月）
地震前 地震後
余効変動 ひずみの蓄積開始
東(m)
0.30

太平洋プレート2005年8月16日
宮城県沖の地震（M7.2）により、東に約10cm移動【ひずみの解消】

東西成分

0.20
0.10
0.00
-0.10
-0.20

西
北-0.30↑ 20062005
地震発生（M7.2）
(m)
0.30

0.20

2007

2008

2009

2010

南北成分

0.10
0.00
-0.10
-0.20

南-0.30↑ 2006
2005
2007
2008
2009
2010
地震発生
※下里固定の解析結果を下里のEUに対する動き（M7.2）（292°，3.2cm/年）で補正して図示している地震後～2006年末頃まで
特に目立った動きなし【余効変動】
2007年頃から、西北西向きに移動開始【ひずみの蓄積開始】
現在もひずみを蓄積中

世界で初めて、地震発生からひずみの蓄積開始に至る一連の過程を、海底の動きとして捉えることに成功

藤本他（2011）

宮城沖・福島沖の定常的な地殻変動【宮城沖】

ユーラシアプレート安定域に対する動き

2005年の宮城県沖（M7.2）の地震後、2007年頃から西北西の動きが再開
移動速度は、宮城沖１、宮城沖２ともに5.5cm/年程度で、大きな差はない（2006/12～）

4.3cm/年（暫定）釜石沖２5.5cm/年
宮城沖２ 宮城沖１【福島沖】
宮城沖に比べて有意に速度が小さく、ほぼ西向きに2cm/年程度
特に、2005～2010年まではほとんど動いていない
佐藤まりこ（2011年連合大会）

福島沖

約9cm/年1.9cm/年
太平洋
プレートkm5cm/年

2011年2月までの観測050 100

藤本他（2011）

海底地殻変動観測技術の高度化
背 景○○ 海溝型巨大地震の想定震源域において、精密な地殻変動観測を行うことにより、プレート境界の固着状態の空間海溝型巨大地震の想定震源域において、精密な地殻変動観測を行うことにより、プレート境界の固着状態の空間分布を把握することで、地震の中期的予測が可能。
分布を把握することで、地震の中期的予測が可能。
○○ これを達成するためには、GPSと音響測位を統合した海底地殻変動観測技術のさらなる高度化が必要。
これを達成するためには、GPSと音響測位を統合した海底地殻変動観測技術のさらなる高度化が必要。
○
中央防災会議の「東北地方太平洋沖地震を教訓とした地震・津波対策に関する専門委員会」の中間取りまとめに○ 中央防災会議の「東北地方太平洋沖地震を教訓とした地震・津波対策に関する専門委員会」の中間取りまとめにおいても、海底において直接地殻変動を観測し、プレートの固着状態を調査する必要性を指摘。
おいても、海底において直接地殻変動を観測し、プレートの固着状態を調査する必要性を指摘。

概 要

今後予想される巨大地震のプレート境界の固着状態の解明に貢献するため、海底地殻変動観測の測位精度の向上のための研究を実施する。

海底地殻変動の観測点配置案○ 東北地方太平洋沖地震の余効変動が継続する宮城県沖に２０点の観測点を展開する。
○ 地形や海況等の様々な環境条
件で、測位精度を向上させる研究観測を実施。

・測位精度の向上：1～5cmの精度を1cmに。
・観測点を展開して研究することで、当初目標の達成時期を1年前倒し。
成果を適用した固着状態の空間分布イメー
ジ

移動速度が大きい固着域を把握
海溝型地震発生域と予測

GPS測位技術

将来、南海トラフに適用

音響測位技術

海底地殻変動観測技術

海底地殻変動の観測イメージ

来るべき海溝型巨大地震のプレート境界固着状態の時間変動を監視し、発生予測に対して寄与する。

成果を適用した固着状態の空間分布イメー
ジ