資料 計７７－（２）⽇本海溝海底地震津波観測網（S-net）の運⽤と現状
国⽴研究開発法⼈防災科学技術研究所
地震津波⽕⼭ネットワークセンター⻘井 真

1. S-net整備と現状
2. 観測網の⼀体運⽤
3. 今後の展望

防災科研の地震・津波・⽕⼭観測網
地震津波⽕⼭ネットワークセンター
Hi-net

F-net

⾼感度

広帯域

地震観

地震観

測網

測網

Hi-net/F-net/V-net

KiK-

S-net

net

V-net

DONET

K-NET

⽕⼭観

海底地

強震地

測網

震津波

震観測観測網2

1. S-netの整備と現状整備の背景・⽬的・推進体制
S-netのコンセプトと伝送システム
海洋敷設⼯事・陸上局の建設
S-net記録例（地震計・⽔圧計）
S-netを⽤いた津波即時予測

S-netの狙い

東⽇本⼤震災を引き起こした
東北地⽅太平洋沖地震の震源域4

⽇本海溝・千島
海溝沿いの今後の地震活動
誘発地震のおそれ

余震のおそれ（地震調査研究推進本部による）2011東北地⽅太平洋沖地震時の状況

5

本プロジェクトで観測網を整備

DONET
観測網

海域の観測網が極めて少ない

陸域

S-netの⽬的と期待される成果
地震と津波を沖合150カ所でリアルタイム観測

6①津波即時予測への活⽤
津波の沿岸への到達前に津波⾼を⾼精度に即時予測

これまでより最⼤20分程度早く津波を実測・検知して情報の発信②緊急地震速報への活⽤
期待
される
成果

これまでより最⼤30秒程
度早く地震の発⽣を検知（平均的には15秒程度）③地震像の解明○津波即時予測技術の開発及び津波情報提供の⾼精度化・迅速化○東北地⽅の地震像の解明○地殻変動（鉛直⽅向）の観測○将来起きる地震の正確な予測 ○緊急地震速報の⾼度化（最⼤30秒程度早く検知）等

S-netの概要

7

S4 三陸沖北部

S3 宮城・岩⼿沖世界初の広域・多点のリアルタイム海底観測網
S2 茨城・福島沖

S1 房総沖

海域名
観測点数
房総沖
22点
茨城・福島沖26点
宮城・岩⼿沖
26点
三陸沖北部
28点
釧路･⻘森沖
23点
海溝軸外側
25点

150 観 測 点 （ 地 震 計 と 海 底 ⽔ 圧 計 を 装 備 ） を 、5,700kmの海底光ケーブルにより陸上と結び、リアルタイムで観測
観測点の間隔はほぼ東⻄⽅向
ほぼ南北⽅向約30km間隔
約50-60km間隔

M7.5クラスの震源域程度の拡がりに少なくとも1観測点が存在するよう観測網を構築。

S-netによる地震動と津波の早期検知
地震動

最⼤30秒程度早く検知して緊急地震速報に活⽤

津波

最⼤20分程早く検知して実測値の情報を発信

8

地震動予測
早い避難⾏動
早い交通機関の停⽌
早い操業機械の停⽌

津波即時予測の⾼度化
沿岸津波⾼と到達時刻を迅速に予測，災害を軽減する

地震波速度を7 km/sに仮定

津波の速度を時速623 kmに仮定

S-net整備事業の体制

9

⽂部科学省
⽇本海溝海底地震津波観測網の整備に関する運営委員会

補助⾦

ケーブル整備事業
事業実施主体（独）防災科学技術研究所

運営⽅針

内閣府

⽂部科学省

海上保安庁

国⼟地理院

気象庁

防災科学技術研究所

気象研究所

海洋研究開発機構

⼤学関係者

施⼯会社
海洋調査・地下構造調査

オブザーバー

地⽅公共団体 他

海底ケーブル製造
海底観測装置製造
ケーブル敷設⼯事
陸上通信その他

海底地震津波観測データ利活⽤WG
技術⾯ ケーブルルート調査・検討委員会

S-netの観測網設計コンセプト○ 海溝軸外側から陸域までつなぐ広域・多点観測網（海底下埋設(⽔深1500 m以浅）による漁場への設置）○ 海底下埋設による⾼い観測品位（海底とのカップリングの向上、底層流起因雑⾳の低減）○ 同⼀地点・同⼀筐体での地震 ・⽔圧観測(コスト低減、コンタミネーションの推定）○ 複数の地震センサーによる冗⻑化・広帯域化○ 強靱な観測システム①ケーブル障害：双⽅向伝送・両端給電②停電：⾮常⽤電源で⼀週間対応③海底通信技術利⽤による⾼信頼性の海底観測装置の設計・製造④観測装置の故障：観測装置と陸上局間は１対1の対向伝送により他の観測装置のデータ伝送への影響を排除⑤陸上通信インフラ障害：局間冗⻑の開発、伝送の⼆重化⑥ケーブル切断リスクの回避：海底下埋設、ルート選定

10S-netの観測網の耐障害性
陸上局：
なるべく⾼台に置く

11マイナス給電
1500 ボルト

プラス給電
1500 ボルト②インフラ障害：
⾮常⽤電源（１週間分の燃料）

漁業操業海域（1500 ｍ以浅）では、ケーブルと海底観測所を海底下に埋設（深さ1 m程度）

海底光ケーブル

海底観測装置(地震計と津波計)の⼀体化によるコスト低減
房総沖は22台

観測所

給電電圧は1.1アンペアの定電流を給電するように⾃動制御（最⼤3000ボルト出⼒の直流電源）

無外装
ケーブル

外装ケーブル①ケーブル障害に強いシステム：
陸上局設備の冗⻑。両端給電と双⽅向データ伝送の採⽤

⾼信頼性の海底地震・津波計

12

観測装置：

このイメージは、現在表示できません。

地震計と津波計の⼀体化によるローコス
ト化
最⼤⽔深８０００mの海底に設置可能
外⼨: 直径34 cmｘ⻑さ226 cm

⽔圧計
(津波計）

重量: 約650 kg

地震センサ部

ベリリウム銅製の円筒型耐圧容器
このイメージは、現在表示できません。

光アンプ部
伝送部
４⼼フィードスルーの開発

数ｍｍの分解能③⾼信頼性の装置●複数センサーによる冗⻑性（海底⽔圧計2式、地震計4セット）●海底通信⽤中継器の製造環境・技術の採⽤●⾼信頼性部品の採⽤●レーザ溶接による⽔密構造●ベリリウム銅合⾦製の耐圧容器

海底地震・津波計の概要•

観測ユニット構成 ： 空中重量 約650kg、⽔中重量 約530kg
⽔圧センサ筐体 （⽔圧計）
センサ部 （加速度計/速度計/周波数出⼒型加速度計）
光アンプ部
伝送部
電源部① (主電源系）
電源部② （制御系）––––––•

13

搭載センサー

周波数出⼒型⽔圧計：
２個(Paro Scientific社）
津波観測⽤、地殻変動観測⽤
加速度計： ３個ｘ２式(JAE1：±5G , JAE2L：±2G/ H：±0.0625G）
地震観測⽤
速度計：
３個(OMNI：固有周波数15Hz) 地震観測⽤
周波数出⼒型加速度計：
３個ｘ１式（Paro） 多⽬的観測⽤

––––

センサ部
（加速度計/速度計/PARO加速度計）

光アンプ部
伝送部
電源部① (主電源系）
電源部② （制御系）

⽔圧センサ筐体（⽔圧計）

観測ユニット

データ伝送⽅式の強靱化

14

海中部データ伝送⽅式の強靱化：
陸上局設備

⾼圧給電装置12芯の海底光ケーブル
5ファイバーペアを観測装置のデータ伝送、1ファイバーペアを観測装置制御に割り当て
5波⻑もしくは6波⻑の多重技術の採⽤
1ファイバーペア上に5台もしくは6台の観測装置

各観測装置は専⽤の波⻑により陸上局と１対１の対向接続
IP-VPN

ネッ ト ワ ーク

⿅嶋局

南房総局
監視 制 御 装置
デ ータ 配 信 装置

電 源 制 御装 置

デ ータ 処 理装 置

どの観測装置の障害も、他の観測装置のデータ伝送に影響を与えない

陸上通信インフラ障害への対応：局間冗⻑の開発

監 視 制御 装 置
デ ータ 配 信 装置

デー タ 処理 装 置

電 源 制 御装 置

SV_CONT

SV_CONTDATA_DISTPWR_CONT

光 送 受 信装 置

光 送 受信 装 置波⻑多重伝送
観測装置

SV_CONTDATA_DISTDATA_WS

DATA_WS

OE_CONTOE_CONT

SV_CONTDATA_DISTPWR_CONTPWR_CONT

SV_CONTDATA_DISTDATA_WS

DATA_WS

OE_CONTOE_CONTDATA_DISTPWR_CONTPWR_CONTDATA_WS

OE_CONT

房総沖のデータを隣のサブシステムに送る

ケーブル切断のリスク回避

15→その対策❶

底曳漁・⾙桁漁等の漁具および⾛錨によるケーブル損傷を避けるため、ケーブル及び観測装置を海底下埋設（⽔深1500m以浅）→その対策❷ 海底地滑りや乱泥流の発⽣しそうな海底地形の場所を避ける
ようにケーブルルートの選定→その対策❸ 2011年東北地⽅太平洋沖地震による障害など過去の通信
ケーブル障害情報を⼊⼿し、可能な限り、そのような場所を迂回するようにケーブルルートおよび陸揚げ地の選定

ルート選定

観測データの伝送・流通システム
各陸上局でのデータを主系、
冗⻑系ともEarthLAN (EL)にリアルタイム伝送
気象庁にも試験的にリアルタ
イム伝送開始、データ検証中
Aシステム
2系データ

1系データ

1系データ

防災科研
陸上局

Ａシステム
1系データ

配信Sv

SW

RT

配信Sv

SW

RT

2系データ

TDX
WIN1/B
C

新東京CC
⼊⼒ADP

集積
転送AP

EL独⾃形式
/TCP

BkUp

防災科研
つくばDC
出⼒
ADP
BkUp

WIN32/IMC+
MC

受信部

東⼤地震研
バックアップ
出⼒
WIN32 / MCADP

IP-VPN網

バックアップ
受信部

Bシステム
2系データ

Bシステム

⼊⼒ADP

東京⼤学地震研究所に東京バックアップサイトを設置、運⽤について連携協定締結
予定

16

岐⾩CC

集積
転送AP
EL独⾃形式
/TCP

気象庁
東京・⼤阪
出⼒
ADP

気象庁
受信部

ケーブル敷設17● 海底ケーブル敷設船
KDDIパシフィックリンク（KPL）
総トン数・・・・・・・・・7,960トン
裁荷重量・・・・・・・・・6,597トン
全⻑X幅X深さ・Loa 109.0m X B 20.5m X D 9.0m
満載喫⽔・・・・・・・・・7.5m
最⼤搭載⼈員・・・・・・ 58名
航海速⼒・・・・・・・・10.5ノット（時速約19㎞）
航海⽇数・・・・・・・・50⽇
船尾スラスタ・・・・・・800kw x 3基発電機・・・・・・・・・1,600kw X 6基
主推進器・・・・・・・・電動モータ (アジマスタイプ) X 2基
電動油圧ドラム式ケーブルエンジン ・・・・直径3.6m X 2台
電動油圧タイヤ（リニア）式ケーブルエンジン ・20対 X１台

敷設船

鋤埋設機

鋤式埋設機・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・「Cable Plow-Ⅱ」 最⼤⽔深 1,500m

ROV（⽔中ロボット）・・・・・・・・・・・・・・・・「MARCS-Ⅲ」 最⼤⽔深 2,500m ウォータージェット式
マニピュレーター 2基 ケーブルグリッパー/カッター搭載

MARCS-V

ケーブル敷設18

鋤埋設機
NTTすばる鋤三陸沖北部システムの⼯事概要19敷設船KDDIパシフィックリンク

ケーブルタンク
28台の観測装置（⼿前17台、奥側11台）

LWケーブル
LWSケーブル
観測装置はすべて敷設

DAケーブル/ポリウレタン防護管
陸揚げ部
SAケーブル

宮古市陸揚げ部⼯事写真DAケーブル（直径41mm）に直径93mmのポリウレタン防護管を被せて繰り出し重機でケーブルを巻き取り

KPL側から撮影

20

陸側から撮影陸揚げに先⽴ちビーチマンホールの設置

観測装置の投⼊21敷設船KDDIパシフィックリンク

クレーンでトラフに移動

リニアケーブルエンジンを通過

トラフ上を移動

トラフにセット

右舷シュータを通過

着⽔S5釧路・⻘森沖海洋部設置⼯事

22釧路・⻘森沖
海洋部敷設⼯事• ケーブル⻑：734km• 観測ユニット：23台（内 埋設 5台）

S6 海溝軸外側

平成28年度実施予定

S5 釧路・⻘森沖

釧路・⻘森沖海洋敷設⼯事
平成27年

平成28年

すばる(NTT-WEM）

10⽉1⽇

すばる 若松港出港

10⽉4⽇-11⽉23⽇

敷設（Lay2）

11⽉26⽇

すばる 下関港⼊港

2⽉2⽇

すばる ⻑崎港出港

2⽉6⽇-2⽉25⽇

敷設（Lay1）

2⽉28⽇

22
すばる ⻑崎港⼊港

S5⼋⼾市陸揚げ⼯事（2⽉21⽇）

23

KPL

ケーブルへブイの取り付け（KPL船上）

ケーブル端、汀線到達

ケーブル陸揚げ（旧海洋学院）

旧海洋学院

KPL船上より

陸上局設備伝送・制御系
WME (6波⻑）, OE-Cont ,IP Converter,WS, GPS

24直流⾼圧給電装置 (PFE)
Supply voltage
DC3000Vmax
Constant current 1.1A⼋⼾陸上局25

開所式（６⽉１７⽇）

陸上局舎建設地○⽤地・県有地（旧海洋学院跡地）を買い上げ
場所：⻘森県⼋⼾市⼤字鮫町字下盲久保
25-131
地積：1848.78㎡

陸揚地点○陸上局舎及び陸上管路
・平成２７年３⽉完了

25

宮古陸上局

26

開所式（６⽉１０⽇）

陸揚地点

○⽤地
・私有地を買い上げ

陸上局舎建設地

場所：岩⼿県宮古市崎⼭第6地割
109番地2
地積：744㎡
標⾼：約38m○陸上局舎及び陸上管路
・平成２７年３⽉完成

26

亘理陸上局27

開所式（５⽉２５⽇）

陸揚地点

亘理陸上局 （宮城県亘理郡亘理町荒浜）
きずなぽーと“わたり” ３階

⿅島陸上局

28

○⽤地
・⿅嶋市⼟地開発公社所有の⼟地を買い上げ。
場所：茨城県⿅嶋市明⽯字久保⼭564番5, 565番26
地積：約1,500 ㎡
標⾼：約30 ｍ○陸上局舎及び陸上管路
・平成27年3⽉完成

陸揚地
陸上局舎建設地

27

南房総陸上局

29

陸上局舎建設地○⽤地
・南房総市所有の⼟地を賃貸。
場所：千葉県南房総市
⽩浜町滝⼝字横⼿5185番1
占有⾯積：622.43㎡
標⾼：約20 ｍ

陸揚地○陸上局舎及び陸上管路・平成27年３⽉完成

記録例（±2G加速度計）
房総半島はるか沖の地震 2015.04.04 14：23 M3.0

１秒ハイパスフィルター適⽤
縦軸は振幅で規格化

横軸は，震源時からの経過時間30記録例（±5G加速度計）

31

房総半島はるか沖の地震 2015.04.04 14：23 M3.0

１秒ハイパスフィルター適⽤
縦軸は振幅で規格化

横軸は震源時からの経過時間記録例（OMNI 15Hz速度計）
房総半島はるか沖の地震 2015.04.04 14：23 M3.0

１秒ハイパスフィルター適⽤
縦軸は振幅で規格化

横軸は震源時からの経過時間32記録例（⽔圧計）

33

D=730m 埋設

D=2456m ⾮埋設

100hPa (1m)0.1℃

埋設・⾮埋設の観測点とも潮汐に伴う⽔圧変化はΔPpp = 100 hPa程度
埋設した観測点の⽔圧の感度は⾮埋設観測点と⽐べて著しく変化しているとは認められない．
⇒埋設した観測点でも津波による⽔圧変化を問題なく記録すると考えられる．

D=1472m 埋設

D=4107m ⾮埋設D=1425m 埋設

D=1607m ⾮埋設

D=816m 埋設

D=986m 埋設

2016年5⽉

記録例（2016-04-09 22:51の地震）•

AQUA-CMT– 震源 39.6N 143.5E 17km 三陸沖– Mw 4.1– ⾛向 188.9˚/41.8˚ 傾斜 24.0˚/69.5˚
すべり⾓ 59.4˚/102.8˚
S4〜S2の加速度計(±5G)のpaste up （XYZ成分混在）

10分間

33

34

記録例（2016-04-20 19:47の地震）•35

AQUA-CMT– 震源：37.8N 141.8E 49km 福島県沖– Mw 5.9– ⾛向 198.1˚/22.3˚ 傾斜 19.3˚/70.7˚
すべり⾓ 86.0˚/91.4˚
S3〜S2の加速度計(±5G) のpaste up （XYZ成分混在）

10分間

津波即時予測の概要

36【津波シナリオバンク】

可能性のあるシナリオを網羅的に計算し，全地震シナリオについて津波伝播（時系列）と浸⽔深分布をデータベース化する【シナリオ１】【シナリオ２】

実時間観測２※ 時空間マッチング
事前にデータベース化
された全地震シナリオ
による津波伝播と観測される波⾼（⽔圧）分布を逐次時空間マッチングすることにより，似た波⾼分布を⽰すシナリオを探す．

実時間観測３

実時間観測１

時間と共に絞り込み【シナリオ３】

予測浸⽔深２

予測浸⽔深３

時空間マッチング※【津波伝播2】【津波伝播1】

選

時間の経過と共にシナリオが絞り込まれ，予測される浸⽔深分布の確度が⾼くなる

別【津波伝播3】【浸⽔深分布2】【浸⽔深分布3】【シナリオ＃】

・・・・・【浸⽔深分布1】【地形バンク】
全国における津波遡上の予測計算のために防潮堤等の構造物も考慮した沿岸地形モデルを整備する【選別されたシナリオ群】

観測データを説明可能な複数の津波シナリオを選別することで不確実性を取り込んだ予測を可能にする

防災情報としての予測浸⽔深分布36

2. 観測網の⼀体運⽤
陸域観測網の維持・管理・運⽤
JAMSTECからDONETの移管
⽕⼭観測網の整備中核機関として海陸観測網の⼀体運⽤

防災科研の地震観測網（陸域）

38

阪神・淡路⼤震災（H7年）を契機に地震調査研究推進本部が発⾜。地震に関する基盤的調査観測計画に基づき整備。

⽬的：地震による被害の軽減及び地震現象の解明– ⻑期的な地震発⽣の可能性の評価– 地殻活動の現状把握・評価– 地震動の予測・津波予測の⾼度化– 地震に関する情報の早期伝達

⾼感度地震観測網（Hi-net）
広帯域地震観測網（F-net）
強震観測網（K-NET & KiK-net）

つよい
強震計

広帯域地震計

⾼感度地震計

よわい観測点分布図

ゆっくり

はやい

防災科研の地震観測網（陸域）

39

⾼感度地震観測網（Hi-net）
⽔平距離約20km間隔の三⾓網。
内陸地震の震源と発震機構の決定精度を⾼めるとともに、破壊した断層の把握に資する。その地域に発⽣する地震の最⼤規模の評価に資する内陸地震の発⽣する深さの限界の把握。

強震観測網（K-NET & KiK-net）
⽔平距離約20km間隔の三⾓網。
地震動の強さ、強い地震動の周期及び継続時間と空間分布の把握、震源域の詳細な破壊過程の解明に資する。また、表層の構造が地震動に及ぼす影響を明らかにして、強い地震動の予測に寄与する。また、強い地震動を即時に把握して防災活動を有効に展開する。

K-NET02地震計

広帯域地震観測網（F-net）

⽔平距離約100km間隔の三⾓網。
⼩地震（M3クラス）以上の地震の発震機構や震源過程の解明に資する。震源の複雑さ、多様性の系統的な把握、プレートや地殻構造の解明等に資するほか、津波地震の検知と解明に資する。

F-net地震計

熊本地震以来、障害のある九州の地震観測点を復旧中

地震・津波観測監視システム(DONET)

40

海溝型地震震源域におけるリアルタイムモニタリングシステム
Dense Oceanfloor Network system for Earthquakes and Tsunamis：DONET①地震津波の早期検知・評価
いち早く地震・津波をキャッチすることで、緊急地震速報の⾼度化に貢献。

②地震発⽣予測モデルの⾼精度化
震源域の常時観測データを⽤いて、南海トラフ巨⼤地震発⽣予測の⾼精度化を図る。

③最先端の海底観測技術の開発
世界初の⾼精度で⾼密度な観測を実施。また、冗⻑性を持ったケーブル展開、拡張機能を持った分岐装置等の先進技術を装備。

平成28年度から防災科研に移管、JAMSTECと連携した運⽤開始。

DONET は計51ヶ所の観測点から構成されるリアルタイムネットワーク。各観測点は⾼精度の地震計・⽔圧計（津波計）などで構成される。

16観測点からなる⽕⼭観測網

41「⽕⼭防災のために監視・観測体制の充実等の必要がある⽕⼭」
として⽕⼭噴⽕予知連絡会によって選定された50⽕⼭
気象庁が常時監視を実施している50⽕⼭

GPS

傾斜計

⾼感度地震計広帯域地震計⽕⼭内部のマグマがどのくらい膨脹しているかを推定するため、⽕⼭の地表の動き（地殻変動）を測定する装置。

マグマの上昇量の推定するため、マグマの上昇による⽕⼭本体の傾きを測定する装置。

マグマが移動時に周辺岩盤を破壊することにより発⽣する微⼩地震を検知する装置。検知した微⼩地震は、マグマの移動場所の推定に活⽤。

噴⽕活動の推移や噴⽕の規模を推定するため、噴⽕による⻑周期の振動を検出するための装置。

中核機関としての⻑期的な運⽤体制
2000点以上の陸上観測点
K-NET, KiK-net
F-net, Hi-net, V-net

42S-net

海陸観測網DB
DONET

配信の最適化Hi-net, F-net
K-NET, KiK-net
DONET, S-net
V-netその他
全国⼀元化

海陸ネットワーク統合
データ保存、観測⼀元管理
データ利活⽤⽇本の海陸観測網を⼀括管理する中核機関としての防災科学技術研究所

海陸ネットワークの受信システム統合
企業
地震・津波モニタリング表⽰機能の統合
データ利活⽤促進へリソースの共有化
⼤容量のデータ配信に伴う効率化・コスト最適化

地⽅⾃治体

地⽅⼤学

地震本部

内閣府
研究機関

気象庁

3. 今後の展望
新たな海域観測網の整備
新たな観測項⽬の導⼊
新しい地震津波予測技術の開発

新規海底ケーブルシステムの開発

44

DONETの拡張性・置換性・マルチセンサー化による広帯域性S-netの広域性・多点観測機能



インライン⽅式とDONET⽅式の利点を取り⼊れる観測ノード間通信に最新通信技術を検討
多数の観測点を接続可能とし、観測ノードの割り⼊れも容易に交換できるインライン⽅式の検討

海域観測網の拡張・展開

45

特に巨⼤地震発⽣が危惧される南海トラフ域
東海沖

⼟佐沖〜⽇向灘
南海地震域の固着状態次第で⽇向灘から地震発⽣のシナリオの可能性もあり得る。
（Hyodo et al., 2015）

Mw=8.3Mw=8.4

Mw=8.1

Mw=8.3

101年

Mw=7.5

4年

まとめ

46

【平成28年2⽉3⽇時点】• S1-S5の5システムに関して観測網を整備・構築済み、S6は今年度中に敷設予定• S-netの試験運⽤開始、気象庁へデータの試験的なリアルタイムを伝送開始• データのクオリティコントロール実施中• S-netを海陸統合観測網の⼀部として⼀体的に運⽤、地震・津波即時予測や⻑期評価に活かす• ⼟佐沖から⽇向灘のエリア等の南海トラフ域を初めとする新たな海域における観測網構築に期待