海半球ネットワーク計画

Present Status of the OHP Network (December, 2001)

Kamenskoe

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSeismic Network

SF

DF
Chichijima

Ishigaki
Haiphong

Guam(IRIS)
PonapeOcean bottom borehole sites
TarawaPalau

ParapatIslands

HawaiiMarcusSF
DH

BaguioMidwayJayapura

Kiritimati

KantonSeafloor OBS sites

Funafuti
Penrhyn

Port Moresby

Vava'uVanau Levu

Nukuhiva

IRIS / SPANET sites

Niue
Tongatapu

Norfolk

Pitcairn
Raoul

Syowa

Changchun
SF

Electromagnetic Network
MidwayMarcusKanchanaburi

TPC1

Muntinlupa GP

HAW1,2Islands

TPC2

Ponape Majuro

Seafloor OBEM sites

Kiritimati

Operating geomagnetic observatories
Huancayo

Tonga

Undersea cables : OHP+IRIS

Easter

Syowa

NY-Alesund
KamenskoeKhaborowsk Okha

Ulanbator
Changchun

Vladivostok

Taiyuan
Tianjin

Geodetic Network

Quindao

Hanoi
Sri Samrong

MarcusGlobal Positioning System

ManilaPalau

Bangkok
Kota-Kinabalu

Bandung

Chuuk

Jayapura

Port Moresby

Canberra

Syowa

2

Superconducting GravimeterごあいさつGreeting from Yoshio Fukao

深尾良夫（東京大学地震研究所教授）(Professor, Earthquake Research Institute, University of Tokyo)

The Ocean Hemisphere Network (OHP Network) is anewwindow to the Earth's interior opened under theプログラム創成的基礎研究（平成８ー１３年度）」によっ
support of the Grant-in-Aid for Creative Basic Researchて作られた「地球内部を覗く新しい目」です。その特徴は(1996-2002) from the Ministry of Education, Culture,
第１に，海底観測点を含め世界で最初に海域（西太平洋域）
Sports, Science and Technology. This is the world's firstに建設された観測網であること，第２に，地震，電磁気， integrated geophysical (seismic, geo-electromagnetic and
測地からなる世界で最初の総合的な地球物理観測網である
geodetic) network developed in the oceanic region of thewestern Pacific including ocean bottom stations. The data
ことです。観測点の分布を２頁に示しました。これらネッfrom the OHP network are available by accessing the
トワークのデータは「海半球データセンター」から公開さ
OHP data center online (http://ohpdmc.eri.u-tokyo.ac.jp).
れています。より詳しい情報は東京大学地震研究所海半球
The OHP network is especially unique in that it
観測研究センターのホームページ（http://eri-ndc.eri.upossesses three ODP (Ocean Drilling Project) borehole
tokyo.ac.jp/jp/ohrc/index.html）をご覧ください。
stations consisting of broadband seismometers under「海半球ネットワーク」において特に，国際海底掘削計
the sea floor (a collaborat with JAMSTEC), as well as atrans-continent submarine cable network for measuring
画（ODP）と協力して深海底にあけたボアホールに広帯
geoelectric potentials (a collaborat with the IRIS
域地震計を設置した3点の観測点（海洋科学技術センター
consortium, based in the U.S.). Now that the variousと共同），及び太平洋にはりめぐらされた海底ケーブルを
kinds of data have been collected, the real power of the
利用した地電位観測網（米国IRISと共同）は，この観測
OHP network will soon become visible. The OHP project
網を特徴づけるものです。これらネットワークのデータがhas already attained remarkable achievements fromanalyses of the existing data, including, among others:
本格的に得られるのはこれからですが，「海半球ネットワ
the discovery of the phenomenon of Earth's backgroundーク計画」では既に得られたデータから大きな成果を得てfree oscillations (Science, 1998; Nature, 1998; Science,
います。特に「常時地球自由振動」現象の発見
2000; etc.); modeling of the Earth's nondipole magnetic（Science, 1998; Nature, 1998; Science, 2000; その他），
field by the interaction of the toroidal magnetic field in the
マントル不均質構造による地磁気非双極子磁場の生成機構
core with the electrically heterogeneous structure in theの提唱，スタグナントスラブの概念の確立（Rev.
mantle; and establishment of the concept of stagnant
slab by seismic tomography (Rev. Geophys., 2001; etc.).
Geophys, 2001; その他），などは世界に誇りうる大きなNow that the OHP project is at its formal end where the
成果であると自負しています。
various kinds of data have just begun to be available,
プロジェクトが終わろうとしている現在，観測データもfurther efforts for long-term network observation will be
やっと揃い始めましたが，今後のネットワーク観測の長期
indispensable for us to make significant contributions to
的な継続なくしては，その真価を発揮できるものではあり
the knowledge of the Earth. We would greatly appreciateません。皆様の一層のご理解，ご支援をお願いする次第でyour understanding and support for our effort to maintainthe network's operation.
す。
「海半球ネットワーク」は文部省科学研究費補助金「新3

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF
Chichijima

Ishigaki
Haiphong

SF
Baguio

トピックス

DH

Palau

MidwayHawaiiMarcusScientifictopicsGuam(IRIS)
PonapeTarawaK

Kiritimatit

表面磁場分布を用いたマントル最下部の電気伝導度の推定
Electromagnetic conductivity at the deepest mantle
determined from the surface magnetic field
海半球ネットワーク計画電磁気グループでは，太平洋地

The electromagnetic group of the OHP project

域の海洋島及び海底に，地球電磁気観測網を展開すると共deployed a geo-electromagnetic network on the islandsに，地表で観測される磁場を用いて，地震学データとは独and the ocean floor in the Pacific region. The group also

立にマントル最下部の電気伝導度不均質構造を推定するた

developed a method to determine the electrical diffusivity

めの手法を開発しました。

at the base of the mantle from the observed magnetic
field at the surface of the Earth, independently fromseismological methods.

dV
dVss /V
/Vss
5%

0%

-5%

-1.5

0

1.5

log(dσ/σ)

図１ 上の図：電磁気学的手法を用いて決定したマントル最下部の電気伝導度。図の青い地域では電気伝導度が小さいことを示し，赤い地域では大きいことを示す。下の図：地震波解析によって決定したマントル最下部の地震波速度異常（Li & Romanowicz,
1996）。図の青い地域では地震波速度が速く，赤い地域では遅いことをしめす。北米大陸からアジアにかけてのマントル最下部での地震波高速度帯は電気伝導度が小さいことがわかる。
Fig. 1. Upper figure: Electrical conductivity at the base of the mantle determined by the electromagnetic method. Red and blue
colors indicate low- and high-conductivity regions, respectively. Lower figure: Seismic speed anomalies at the base of the mantle.
(Li & Romanowicz, 1996) Red and blue colors indicate high and low seismic wave speeds, respectively. The seismic high speed
band at the base of the mantle from North America through Asia has a low electric conductivity.

4

地球と大気の共鳴
Resonance between the Earth and the atmosphere
地球の自由振動とは，地球が数日間振動し続ける現象で，It has long been thought that Earth's free oscillations

大きな地震が起きた時のみ観測されると考えられていましare induced only by large earthquakes. Recently, theた。ところが最近，地震が発生していない日も地球が揺れ

Earth has been oscillating persistently without

続けていることが分かってきました。大気運動やそれによearthquakes. Atmospheric motions and wind-driven

り引き起こされる海洋波浪が原因と考えられています。まocean waves are the potential causes of the oscillations.

た，図２にみられるように，特定の周期で地球自由振動がThe figure shows that slight excess amplitudes of

大気と共鳴し，その振幅は僅かに他の周期よりも大きくな

particular frequencies are the evidence of resonant

ることや，地球自由振動の振幅の大きさが季節変動していoscillations between the solid Earth and the atmosphere,

る事もわかってきました。

and that such amplitudes change seasonally.

Year

0 S29

0 S37

95

90
4 Frequency(mHz) 5

3

1.0
0.8
-18
2 -3
Power spectrum density (x10
ms )
0.4

0.6

図２ 地震が発生していない期間での地動スペクトル。縦軸は年，横軸は周波数。縦につながる黄色い線はそれぞれの地球自由振動が連続して発生していることを示している。
Fig. 2. Ground motion spectrum of seismically quiet days.
Days are represented in the ordinate and frequencies in theabscissa. The vertical yellowish lines indicate the incessant
free oscillations of the Earth.

スタグナントスラブの概念の確立
Establishment of the concept of stagnant slab
海半球ネットワ−ク計画地震波トモグラフィーグループ

The seismic tomography group of the OHP project

では，環太平洋沈み込み帯全域にわたって，沈み込むスラ

systematically obtained tomographic images of

ブの断層写真を撮り，他のグループの断層写真との比較を

subducting slabs all along the circum-Pacific region and行い，「スタグナントスラブ」が一般的な現象であること

made a comparison with images from other groups toを明らかにしました。

conclude that stagnant slab is a widespread
phenomenon.
図３ Ｐ波を使って撮ったマントルの断層写真。写真左側の濃い青色（地震波高速度異常）は，小笠原海溝からマントルに沈み込んだ太平洋プレートのスラブを表す。沈み込んだスラブは上部下部マントル境界付近で水平に横たわっている（スタグナ
ントスラブ）。一方，写真右側の濃い赤色（地震波低速度異常）
は，マントルの底からタヒチ島など仏領ポリネシアめがけて上昇するプルームを表す。
Fig. 3. Tomographic imaging of the mantle using seismic P
waves. Dark blue color (indicating a fast anomaly of seismic
speed) on the left side indicates the slab of the Pacific platesubducted from the Bonin Trench. The subducted slab
flattens subhorizontally near the boundary between the upperand lower mantle (stagnant slab). The distinct red color(indicating a slow anomaly of seismic speed) on the right side
represents the plume rising from the bottom of the mantle
towards French Polynesia, including Tahiti.

5

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

海半球観測網陸上広帯域地震観測
Chichijima

Ishigaki

MidwayHawaiiMarcusOHPSFbroadband
seismic
network

Haiphong
Baguio

DH

Palau

Guam
(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

海半球ネットワーク計画では，地球内部構造の研究を進With the aim of studying the geophysical structure deep

めるため，北西太平洋地域に広帯域地震観測網を構築しま

inside the Earth, the OHP project constructed aした。現在10か国に15観測点（共同観測点を含む）があり

broadband seismograph network composed of 15

ます。その３分の２は前プロジェクト（POSEIDONプロ

seismic stations in 10 different countries in theジェクト）から引き継ぎ，観測機器や観測体制を高精度・

northwestern Pacific region. Two thirds of them were

高性能なものに統一し，ひとつの観測網として機能するよ

inherited from the previous POSEIDON project. During theうにしました。観測データは広く公開され，地震波速度３

OHP project, the instruments at the seismic stations were次元構造 (Seismic tomography) やその他の研究に活用

replaced with standardized, more sensitive, and high

されています。観測網の構築を通じ，観測網を共同で運営

performance systems. The waveform data acquired by

する現地の研究機関との関係が強化され，観測網の展開に

the network are open to the scientific community and willよりデータの共有，交換という形の共同研究が可能になり

continue to reveal the three dimensional seismic speed

ました。観測網は単にデータを取得する道具だけではなく， variations in the Earth. The cooperation of the seismic
海外との共同研究の拠点として重要な役割を担ってゆくこ

stations in the OHP network with scientific institutes inとが期待されています。

foreign countries have strengthened the relationshipbetween the OHP project and foreign institutes, leading to
new cooperative seismic observation projects, as well as
the mutual scientific benefit of data sharing andexchange.

図１ ジャヤプラ（インドネシア）観測点観測壕入口。手前の人物
は現地で観測の協力してくれているインドネシア気象地球物理学庁の職員。この観測壕は海半球プロジェクトにより建設された。
Fig. 1. The seismometer vault at Jayapura, Indonesia. The three
persons standing in front of the vault are personnel of the
Meteorological Geophysical Agency of Indonesia, which helps
the operation of the broadband seismometer. The construction
fund for this vault was provided by the OHP project.

図２ パラパト（インドネシア）観測点に設置したSTS-1型広帯域地震計の概観。地震計は温度変化の影響を抑えるため，入り
口から３枚のドアに仕切られた，地震計台に設置されている。
Fig. 2. STS-1 type broadband seismometers installed on theseismometer platform at Parapat, Indonesia. The seismometer
platform is located at the end of the vault in order to minimize
temperature variations.

6

図３ パラパト（インドネシア）観測点に設置した海半球地震観測システムの外観。システムは海半球ネットワーク計画により開発され，ほとんどすべての海半球地震観測点に設置された。
Fig. 3. OHP seismometer recording system installed at Parapat,
Indonesia. The recording system was developed by the OHP
project and installed at most of the OHP seismic stations.

Yuzhno-Sakhalinsk
DH
陸上機動地震観測による共同研究
SFDF

DaejeonChichijima
Cooperative
project Midway
withHawaii
foreign institutes
Ishigaki

HaiphongSF

Marcususing
Baguio the temporally installed seismic array
DH

Palau

Guam
(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

より詳細な地球内部の構造やその地域特有の構造を研究

In order to reveal the detailed structure deep inside theするために，海外の研究機関と機動地震観測による共同研

Earth and to study local and regional tectonics, two

究が始められました。1999年度には中国地震局分析預報中

cooperative projects with foreign institutes are being

心と共同で中国北東部に４点の広帯域地震計を設置しましcarried out using a temporally installed seismic array

た。また，2001年度にはベトナム国立地球物理研究所と共composed of several broadband seismometers and同でベトナム国内に５点の広帯域地震観測点を設置します。

portable recording systems. The project with China

海半球ネットワーク計画の陸上地震観測網は長期間場所をSeismological Bureau began in 1999 with the installation

固定して観測するのに対して，機動観測は研究テーマを絞of four systems in the northeast region of China. Theり，短期間（５年程度）集中して観測を行うもので，固定

project with the Geophysical Institute in Vietnam started

観測と機動観測は地震観測の両輪と言えます。機動海底地in 2001 with four systems be installed in March 2002.

震観測や他の研究機関の機動観測との連携をさらに発展させていきます。

A temporally installed seismic array is a target-oriented
observation conducted for only about five years, whereas
the OHP seismic network is permanent observation.
Temporal and permanent networks are complementary toeach other. Future temporal array observations will becoordinated with seismic observations by foreign
institutes and/or ocean bottom seismometer arrays toachieve wider and denser coverage of scientific targets.

図４ 中国地震局と共同で行っている陸上機動地震観測。
（左上）内蒙古自治区包頭観測観測台(中国）。人物は観測台職員と内蒙古地震局職員。
（左下）地震機動観測用の記録装置。機動観測には不可欠な性能をすべて備えている。海半球ネットワーク計画で開発された。
（右下）機動観測で設置した可搬型広帯域地震計（CMG-3T型）。
Fig. 4. The cooperative project with China Seismological
Bureau using temporally installed seismic array. Upper left
figure: The Bautou Seismological Observatory, Inner
Mongolia, China. Lower left figure: Installed portable recording
system which was developed in the OHP project to realize
high portability and high performance indispensable fortemporal observation. Lower right figure: A portablebroadband seismometer (CMG-3T type) is installed for thetemopral array.

7

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

Daejeon

SF

DF

海域での長期広帯域海底地震観測網
Chichijima

Ishigaki

MidwayHawaiiMarcusLong-term Haiphongand broadband
oceanbottomseismic observation network
SF
DH

BaguioPalau

Guam(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

海半球ネットワーク計画では，西太平洋域で広帯域海底The broadband ocean bottom seismic observation

地震観測網を建設してきました。その内容には，恒久的なnetwork in the western Pacific has been developed during

固定観測点としての海底孔内観測，自己浮上型の広帯域海

the OHP project. This network includes three types of

底地震計による準定点観測，同型の長期観測用海底地震計

observation

によるアレイ観測があります。これら地震計による長期間

observatories for permanent observations, pop-up typeの観測データがすでに回収され始め，この種の観測の有用

broadband ocean bottom seismometers (BBOBS) for

性を示す結果が得られつつあります。

routine observations, and long-term ocean bottom

systems:oceanbottomborehole

seismometers (LTOBS) for array observations. Theselong-term observation data have been retrieved already,and the validity of the ocean bottom observation has
been demonstrated by processing with seismic data onland.
図１ 海半球ネットワーク計画で展開した海陸の地震観測点。
黄色の丸印は海底孔内観測点（JT-1/2, WP-1/2），フィリピン
海に群設置した点（PHS3-13）も示している。
Fig. 1. Seismological observatories of the Ocean Hemisphere
network Project. Yellow circles are ocean bottom boreholeobservatories (JT-1/2, WP-1/2). A seismometer array at thePhilippine Sea is also shown (PHS3-13).

図２ 設置前の広帯域海底地震計NWPAC2（Jamstecの「みらい」船上）。
Fig. 2. A broadband sensor for the ocean bottom
seismometer at the Northwest Pacific 2 site on the
research vessel Mirai of JAMSTEC.

8

図３ 広帯域海底地震計用に開発した広帯域センサー（上）とジンバル機構（下）。
Fig.3. A broadband sensor developed for the ocean
bottom seismometer. A sensor (upper) is installed on
the active leveling mechanism (lower).

図４ フィリピン海横断測線で使用した長期型海底地震計。甲
板上の15台（上），設置直前（中），７ヶ月間の観測後に浮上したところ（下）。
Fig. 4. Long-term OBSs deployed for trans-Philippine Sea
observation: 15 LTOBSs on the deck (top), an LTOBS justbefore the deployment (middle) and at the sea surface after 7
months observation (bottom).

図６ 北西太平洋の深海底に設置した孔内観測点WP-2の海底部（上）。下の2枚の写真は，無人潜水艇によるシステム起動作
業中の様子。
Fig. 6. The WP-2 ocean bottom borehole observatory locatedat the NW Pacific (top). Two bottom photos are the views
from a submarine remotely operated vehicle during theinitiation of the system.

図５ フィリピン海横断測線で記録されたトンガの地震。赤は陸上観測点，青と緑が海底地震計で緑は北西太平洋の点。
Fig. 5. A record section of an earthquake at Tonga. Red,
blue, and green traces are at land stations, LTOBSs on thetrans-Philippine Sea array, and a BBOBS at the NW Pacific.

図７ 海底孔内観測点WP-2で観測されたパプアニューギニア
で連続して発生した2個の地震記録波形。
Fig. 7. Seismic records for two subsequent events in Papua
New Guinea observed at the WP-2 site.

9Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

電磁気観測ネットワーク
Ishigaki
Haiphong
BaguioChichijima

MidwayHawaiiMarcusElectromagnetic
network
SF
DH

Palau

Guam
(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

海半球の電磁気観測ネットワークは，太平洋域における

The electromagnetic component of the OHP aims to（a）陸上の長期地磁気観測（図１，２），（b）海底の長期

study the Earth's interior by conducting (a) long-term

地磁気観測（図３），（c）海底ケーブルを用いた長期電位

geomagnetic observations on land (Figs. 1 and 2), (b)差観測，（d）長期観測を補う海陸の機動的観測（図４）long-term seafloor geomagnetic observations (Fig. 3), (c)によって構成されます。これら長期観測データから，外核

long-term geoelectric measurements using submarine

における地球磁場の生成や，核・マントル結合などを研究

cables, and (d) supplementary array observations on land

するための基礎となる情報（図６）や，マントル深部の電and ocean floor (Fig. 4) in the Pacific region. Long-term

気伝導度構造についての情報（図５）を得る事ができよう

electromagnetic data from the network can be used toになりました。

study the core dynamics to generate the geomagnetic
field and core-mantle interactions (Fig. 6), as well as forinvestigation of electrical conductivity distribution in the
deep mantle (Fig. 5).

図１ マンテンルパ（フィリピン）観測点のOHP磁力計シス
テムのフラックスゲート磁力計（設置直前の様子）。
Fig. 1. The sensor of a three-component fluxgate
magnetometer at Muntinlupa, Philippines (photo taken justbefore the system was being installed).

図２ マジュロ島（マーシャル諸島共和国）における地磁気
絶対測定。このような測定を年１回実施することにより，地磁気永年変化を捉えることが可能になる。
Fig. 2. H. Shimizu operates the instruments to measure theabsolute geomagnetic field at Majuro, Marshall Islands.
Annual measurements at each station monitor baseline drift
and detect accurate secular variations.

10図３ 北西太平洋の深海底（水深5600m）に設置された海底長期地磁気観測装置（海洋科学技術センター無人深海調査船「かいこう」で撮影）。
Fig. 3. An OHP ocean bottom magnetic observatory deployedon the deep sea floor (5600m depth) in the northwest Pacific.
Photo was taken by the submarine remotely operated vehicle
Kaiko-10k of JAMSTEC.

図４ フィリピン海の機動観測を終え，回収される海底電磁力計（OBEM）。
Fig. 4. An Ocean Bottom Electro-Magnetometer (OBEM)
recovered after a year-long array observation in the PhilippineSea.

図５ 中国東北部における電磁気機動観測によってわかったマ
ントル電気伝導度構造（黒の実線で囲まれた黄緑色の部分）。
この地域のマントル遷移層の電気伝導度が，ハワイ・アメリカ
南西部・カナダの安定地塊などにおける結果と比較して有意に高いことがわかった。
Fig. 5. Distribution of the mantle electrical conductivity (shownby green) revealed by an EM array study in NE China. The
mantle transition zone beneath this region is more conducting
than those in other areas such as Hawaii, the southwest
United States, and the Canadian shield.

図６ トロイダル磁場変動に伴う地表での電場の大きさ（横軸は変動の周期）。
Fig. 6. Period dependence of the electric field expected at thesurface of the Earth corresponding to the toroidal magnetic
field at the core-mantle boundary.

11

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

海底地殻変動観測システム
Chichijima

Ishigaki

MidwayHawaii
Haiphong
Marcusfor seafloor
Monitoring
systems
crustal movement
SF
Baguio

DH

Palau

Guam
(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

固体地球表面のプレート境界は活発な活動帯であり，そThe most active deformation zones on the Earth areの大部分は深海底にあります。光も電波も届かず実態の分

tectonic plate boundaries, most of which are under sea

かっていない海底の変動を解明するための観測システムを

water, which inhibits the use of electromagnetic waves in

開発しました。海底精密測位装置は，三陸沖日本海溝におgeodetic measurements. We have developed new special

ける沈み込み運動の実測を目指しています。伊豆近海の海

systems for the measurements of seafloor crustal

底圧力の群列観測は海底の上下の地殻変動の検出に有効で

movements. We plan to observe in situ the subduction of

あることがわかりました。

the Pacific plate at the Japan Trench with new precise
seafloor positioning systems. Differential pressure
monitoring is useful in detecting vertical crustal
movements, as was shown with 2000 earthquake swarm
near Izu, Japan.

図１ 三陸沖日本海溝付近の海底観測点と震源分布。
赤い星印：GPS音響結合方式の海底精密測位観測点（海半球ネットワーク計画）
黄色星印：GPS音響結合方式の海底精密測位観測点（水路部）
黒い星印：海底孔内地震・地殻変動観測点（ODP・海半球ネットワーク計画）
黒い四角：海底ケーブル方式の地震計（東大地震研究所）
白い四角：海底ケーブル方式の津波計（東大地震研究所）
赤い四角：オフラインの海底圧力計（海半球ネットワーク計画）
Fig. 1. Seafloor observatories around the Japan Trench off Sanriku
Red stars: GPS/Acoustic seafloor positioning (OHP)
Yellow stars: GPS/Acoustic seafloor positioning (Hydrographic Department)
Black stars: Deep-sea borehole seismometers and tilt/strainmeters (ODP, OHP)
Black squares: Ocean bottom seismometers with an optical fiber cable (ERI)
White squares: Tsunami sensors with an optical fiber cable (ERI)
Red squares: Off-line ocean bottom pressure gauge (OHP)

12

BUO1 w.r.t. AOB (L=310km)
0.4
E
N
U

0.3

Fluctuation in meters

0.2

0.1

0

-0.1

-0.2

-0.3

-0.4
00:00:00

03:00:00

06:00:00

09:00:00
12:00:00
15:00:00
Time in June 14, 2001

18:00:00

21:00:00

00:00:00

図２ 長基線（東京−仙台間 310 km）のキネマティック
GPS測位データ（陸上試験）。データ処理上の問題から生ずる両端のデータを除けば，水平位置は１cmの精度で決定され，測地測量の解析結果と一致している。
Fig. 2. Results of trial kinematic GPS positioning on land
at a long baseline (Tokyo-Sendai 310 km). Horizontal
positions were obtained with an accuracy of about 1 cm
except the data at both ends.

図３ 海溝軸の海側の深海（5500m海域）に設置準備中の深海
底用精密音響測距装置とその設置回収装置。この測距装置は海半球ネットワーク計画のもとでスクリップス海洋研究所と共同開発した。海域実験では14 kmの距離における1cmよりよい分解能の精密測距に成功している。
Fig. 3. A photo of a precision acoustic transponder and its
deploy/recovery system before deployment on the seaward
slope of the Japan Trench at about 5500 m depth. The
transponder has been developed jointly with the Scripps
Institution of Oceanography under the OHP program. We haveconfirmed precise acoustic ranging with a resolution better
than 1 cm at a 14 km slant range during a sea trial.

図４ 2000年三宅島神津島近海群発地震域における海底圧力観測で検出された海底の沈降。
Fig. 4. Subsidence of the ocean bottom floor revealed by thedifference of two ocean bottom pressure observations in thearea of the 2000 Miyake-Kozushima earthquake swarm.

13

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

超伝導重力計観測ネットワーク
Chichijima

Ishigaki

MidwayHawaiiMarcusSuperconducting
gravimeter
network
SF

Haiphong

Baguio

DH

Palau

Guam
(IRIS)
PonapeTarawaKiritimati

現在，GGP-Japanネットと呼ばれる超伝導重力計国際

The Japanese superconducting gravimeter group

観測ネットワークが日本の超伝導重力計グループ（GGP-(GGP-Japan group) is operating a global observation

Japanグループ）によって展開されています。当初この

network of superconducting gravimeters called "GGP -ネットワークは，江刺（国立天文台），柿岡（東京大学・

Japan Network." At the beginning, the GGP Japan started

海洋研究所），京都（京都大学），南極・昭和基地（国立極

off with four SG sites: Esashi (National Astronomical

地研究所）の４箇所で始まり，その後，海半球ネットワー

Observatory), Matsushiro (Ocean Research Institute,

ク計画の支援を得て，北極・Ny-Alesund（ノルウエイ），

University of Tokyo), Kyoto (Kyoto University) and Syowa

Bandung (インドネシア)，Canberra (オーストラリア)(National Institute for Polar Research). Through the fullが立ち上がり，北極，赤道，南極域を含む，文字通りの国

support of the Ocean Hemisphere Project (OHP), the

際観測網になりました。南北に配置されたこのネットワー

network has added three more stations: Ny-Alesund

クによる観測は，地球回転の影響を受けている地球自由振(Svalbard, Norway), Bandung (Indonesia), and Canberra

動，潮汐，極運動による重力変化の研究にとって，非常に(Australia). The GGP sites cover a wide latitudinal region

有利な配置となっています。

from the northern polar region to the equator and further

海半球ネットワーク計画が実施されたこの６年間に，例

to the southern polar region. The network configuration isえば，（１）地球自由振動の常時励起の発見，（２）海水面

advantageous for studies of the influence of the Earth's

変動による年周重力変化の検出，（３）地下水位変動によrotation on the Earth's free oscillation and the Earth tides,

る重力変化の検出等，超伝導重力計データを使った多くのand of the gravity changes caused by polar tides.

研究成果がありました。

During the 6 years of the OHP project, many scientificresults have been obtained by GGP Japan, including (1)discovery of Earth's background free oscillation, (2)detection of the annual gravity changes induced by sea
surface height variations, (3) detection of the gravity
changes induced due to the changes in the water table,
and more.

図１ キャンベラ（オーストラリア）に設置されている超伝導重力計。
Fig. 1 The superconducting gravimeter in Canberra, Australia.

14

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

西太平洋域GPS観測
Chichijima

Ishigaki

Haiphong

MidwayMarcusGPS observationin theHawaii
western Pacific
SF
BaguioDH

Guam(IRIS)
PonapePalau

TarawaKiritimati

1995年頃から他機関と協力して，西太平洋ーアジア地域

A regional permanent GPS array called WING has beenにGPS地殻変動連続観測網を建設しました（図１）。また

established in the western Pacific and eastern Asia since

臨時観測を実施し，同地域の広域地殻変動による地表の変around 1995. More than 40 GPS sites have been routinely

位速度場を明らかにしました。特に太平洋プレート，フィanalyzed, together with otherwise established sites.

リピン海プレー ト運動の精密決定を行ったほか，フィリRepeated surveys have also been conducted to clarify

ピン海〜インドネシア島弧地域や北海道 〜シベリア地域

local tectonics. Fig. 1 shows a summary of the estimatedの地表変位速度場を明らかにしつつあります。

ground movement velocity field in the area. Crustal
motions along plate convergence regions as well as rigid
motions of the Pacific and the Philippine Sea plates havebeen clarified.
(1995.07-1998.06)

Yakutsk60˚MagadanKrasnoyarsk
Petropavlovsk

Irkutsk

AlmatyChangchun

Vladivostok

Shin-Totsukawa

Bishkek
Suwon-shi Usuda Mizusawa
Tianjin
TaejeonTsukuba
Xian
TohakuShanghaiKanoyaWuhan
Chichijima
Okinawa
MarcusTaipeiIshigaki

Kitab

Lhasa

30˚

Okino-torishima

Mariana Islands
ManilaBangalore

Guam
Fais
Yap
Chuuk
Palau

Kwajalein

Singapore0˚

Jayapura

Cocos
60˚
WING sites

90˚
IGS tracking sites

Port Moresby
120˚
GSI regional sites

150˚

180˚
5cm/yr

図１ 西太平洋GPS観測網（WING）とユーラシア安定地塊を基準とした変位速度ベクトル。黒矢印：連続観測点における変位速度。白抜き矢印：繰り返し観測による変位速度，黄色矢印：プレート運動モデルからの推定値。
Fig. 1 Western Pacific Integrated Network of GPS (WING) and velocity vectors referred to stable Eurasia. Black arrows indicate
velocities at permanent sites; white arrows, velocities by repeated surveys; and yellow arrows, estimated velocities from platemotion models.

15

Yuzhno-Sakhalinsk
DH

DaejeonSF

DF

海半球ネットワークデータセンター
Chichijima

Ishigaki

MidwayHawaiiMarcus
OceanHaiphonghemisphereSFnetwork
project
data management center
BaguioDH

Guam(IRIS)
PonapePalau

TarawaKiritimati

海半球ネットワークデータセンター（図１，２）は，海The Ocean Hemisphere Project Data Management

半球ネットワーク計画により得られた地震，電磁気，測地Center (OHPDMC, Fig. 1, 2) makes seismic, geo-

データをインターネット上で利用者が自由に取得できるよelectromagnetic, and geodetic data obtained by the OHP

うに公開しています（図３）。さらに，データセンターで

network freely available to all users (Fig.3). Besides theは海半球地震ネットワークに加え，国内外の地震波形デー

OHP seismic network data, we have developed a

タを国際標準フォーマットで，利用者が各データセンター

personal network data center system by which users canからのデータを，単一のユーザーインターフェースによりobtain waveform data from other domestic and foreign

一括取得できる，パーソナルネットワークデータセンター

data centers in an internationally standard format throughシステムを開発しました（図４）。ネットワークデータセ

a single user interface (Fig.4). The network data center

ンターシステムはインターネット経由で国内外にある種々

system virtually unifies various data centers distributedのデータセンターを，利用者のパソコンやワークスション

over the globe via the Internet and enables simultaneous

上に仮想的に統合し，地震波形データの一斉収集を可能に

collection of seismic waveform data (Fig.5). Currently an

します（図５）。現在は気象庁，米国IRIS，台湾中央研究

international seismic waveform network data center is

院などの機関の協力により日本，米国，台湾の３国にまたbeing operated with the cooperation of the Japan

がる国際地震波形ネットワークデータセンターが運用されMeteorological Agency, the IRIS consortium in the U.S.,ています（図６）。将来，電磁気や測地データをネットワ

and Academia Sinica in Taiwan (Fig.6). We have plans toークデータセンターに取り込むことを予定してます。ネッextend the network data center to include geomagnetic

トワークデータセンターは拡張性と安全性にすぐれ，利用and geodesic data, as well. The network system excels in

者に統一されたインターフェースとデータフォーマットを

its capabilities for expansion and security and provides a

提供する，世界標準となりうるシステムです。

unified interface and data format for users. We believethat it can be a world standard.

図１ 海半球プロジェクトデータセンターの RAID シス
テム。
Fig. 1. The RAID system in OHPDMC.

16

図２ 海半球プロジェクトデータセンターの地震波形データ収
集・編集用ワークステーションの画面。
Fig. 2. Computer display of a workstation for data collectionand edition in OHPDMC.

図４ パーソナルネットワークデータセンターシステム「NINJA」。CD-ROMやインターネットにより配布可能。
Fig. 4. Personal network data center system "Ninja"
distributed by CD-ROM and the Internet.

図３ 海半球プロジェクトデータセンターホームページ。
Fig. 3. The home page of OHPDMC.

RMI
serverRMI
server

図５ 海半球プロジェクトデータセンターにより開発されたネットワークデータセンターシステムの概要。
Fig. 5. Schematic diagram of a network data center systemdeveloped by OHPDMC.

図６ ネットワークデータセンターシステムにより取得可能な地震観測点分布図。赤が日本，紫が台湾，青が米国の機関が有する観測点。
Fig. 6. A map of seismic stations that can be accessed by the
network data center system. Red, purple, and blue stars
indicate stations of Japanese, Taiwanese institutions, and the
IRIS stations, respectively.

17

We appreciate the support and co-operation of the following organizations to make the operation ofeach of overseas OHP stations possible:
海外の海半球観測点の維持は，以下の諸機関のご助力によって成り立っています．
Research School of Earth Sciences of The Australian National University, Canberra, Australia
Institute of Advanced Studies of The Australian National University, Canberra, Australian
China Seismological Bureau, China
Center for Analysis and Prediction, China Seismological Bureau, China
Seismological Bureau of Jilin Province, China
Bautou Seismological Observatory, Seismological Bureau of Inner Mongolia Province, China
Taiyuan Seismological Observatory, Seismological Bureau of Shanxi Province, China
Taian Seismological Observatory, Seismological Bureau of Shandong Province, China
Nanjing Seismological Observatory, Seismological Bureau of Jiangsu Province, China
Department of Land Management, Government of Guam
Center for Geophysics, Bureau of Meteorology and Geophysics, Indonesia
Institute of Technology Bandung, Indonesia
Volcanological Survey Of Indonesia, Bundung, Indonesia
Geological Hazards Research Center, Korea Institute of Geology, Mining and Materials (KIGAM), Korea
Geodetic Survey Division for Director General, Department of Survey and Mapping, Malaysia
Island Eco Co. Ltd, Majuro, Marshall Islands
Emergency Management Office, Saipan, Commonwealth of the Northern Mariana Islands
Ponape Agriculture and Trade School, Pohnpei, Federated States of Micronesia
Xavier High School, Chuuk, Federated States of Micronesia
Research Center of Astronomy and Geophysics, Mongolian Academy of Science, Ulaanbaatar, Mongolia
Geodetic Institute of Norwegian Mapping Authority, Ny-Alesund, Norway
Ny-Alesund Geodetic Observatory of Norwegian Mapping Authority, Ny-Alesund, Norway
Palau Bureau of Lands & Surveys, Ministry of State, Republic of Palau
Palau community College, Republic of Palau
National Mapping Bureau, Port Moresby, Papua New Guinea
Geophysical Institute of Peru, Peru
Philippine Institute of Volcanology and Seismology, Philippines
Coast and Geodetic Survey Department, National Mapping and Resource Information Authority, Philippines
Pacific Oceanological Institute, Russian Academy of Sciences, Russia
P. P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences, Russia
Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences, Russia
Kamchatkian Experimental and Methodical Seismological Department, Geophysical Service, Russian
Academy of Sciences, Russia
Mahidol University, Thailand
Ministry of Lands, Survey and Natural Resources, Kingdom of Tonga
Incorporated Institutions for Seismology (IRIS), USA
Pacific Marine Environmental laboratory, NOAA, USA
Guam Seismological Observatory, US Geological Survey, USA
Woods Hole Oceanographic Institution, USA
Institute of Geophysics, National Center for Natural Science and Technology, Vietnam
Institute of Geological Sciences, Hanoi, Vietnam

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CONTENTS

海半球観測網の現状 ……………………………………………………………………………………………2
present Status of the OHP Network
ごあいさつ ………………………………………………………………………………………………………3
Greeting
トピックス ………………………………………………………………………………………………………4
Scientific topics
表面磁場分布を用いたマントル最下部の電気伝導度の推定………………………………………………4
Electromagnetic conductivity at the deepest mantle determined from the surface magnetic field
地球と大気の共鳴………………………………………………………………………………………………5
Resonance between the Earth and the atmosphere
スタグナントスラブの概念の確立……………………………………………………………………………5
Establishment of the concept of stagnant slab
海半球観測網陸上広帯域地震観測 ……………………………………………………………………………6
OHP broadband seismic network
陸上機動地震観測による共同研究 ……………………………………………………………………………7
Cooperative project with foreign institutes using the temporally installed seismic array
海域での長期広帯域海底地震観測網 …………………………………………………………………………8
Long-term and broadband ocean bottom seismic observation network
電磁気観測ネットワーク ………………………………………………………………………………………10
Electromagnetic network
海底地殻変動観測システム ……………………………………………………………………………………12
Monitoring systems for seafloor crustal movement
超伝導重力計観測ネットワーク ………………………………………………………………………………14
Superconducting gravimeter network
西太平洋域GPS観測 ……………………………………………………………………………………………15
GPS observation in the western Pacific
海半球ネットワークデータセンター …………………………………………………………………………16
Ocean hemisphere network project data management center

発行：「海半球ネットワーク計画」総括班
編集：綿田辰吾・田川明子
東京大学地震研究所 海半球観測研究センター〒113-0032 東京都文京区弥生１ー１ー１
Tel : 03-5841-5766
Fax : 03-3812-9417
E-mail : watada@eri.u-tokyo.ac.jp
Published by Ocean Hemisphere Network Project
Editor : Shingo Watada, Akiko Tagawa
Ocean Hemisphere Research Center, Earthquake Research Institute, University of Tokyo
1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-0032, Japan
http://eri-ndc.eri.u-tokyo.ac.jp

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海半球ネットワーク計画