シリーズ「新・強震観測の最新情報」（第 19 回）地震・津波観測監視システム（DONET）
国立研究開発法人
1．はじめに防災科学技術研究所

高橋成実

として，DONET は初期破壊の場所である南海トラフ熊野

南海トラフ地震は最悪のケースではマグニチュード（M）灘と紀伊水道沖に設置された（図 1）．

1）

9 クラスになるとされ，甚大な被害が想定されている ．

南海トラフでは一般に地震活動度が低いとされていた．

この南海トラフ地震への備えの一つとして，海底における巨大地震発生の準備過程を捉えようとすれば，陸域の観測地震津波観測網が南海トラフ熊野灘と紀伊水道沖に展開さ網では検知できない小さい地震を捉えること，通常の地震れた．それが地震・津波観測監視システム（DONET）で活動とは異なる周期の信号を捉えることが求められる．つ

2）,3）

ある

．DONET は海洋研究開発機構で開発され，現在まり，微小地震を捉えるために観測点密度を高くし，通常は防災科学技術研究所で運用されている．本稿では，このの地震観測に加えて，地殻変動，スロー地震，強震動，津DONET の詳細について紹介する．

波といった広帯域の現象を捉えるために，多様なセンサーを用意することになる．

2．目的

次の南海トラフ地震の発生が数年から数十年先であると南海トラフでは過去に 100-200 年間隔で繰り返し M8 ク

すれば，その間には，多くの科学的な進展が期待できる．

ラスの地震が発生していることが知られている．過去 2 回

センサーの性能はもとより，地殻の動きをシミュレーショの 1944 年昭和東南海地震と 1946 年昭和南海地震，1854ンする技術，新たな海底観測技術など，その時点で適用さ年の安政東海地震と南海地震では，東南海エリア側で発生れる先端的な研究成果を取り込み，観測網自体も進化するし，その後，南海エリア側で発生したパターンが見られて形が望ましい．その場合，観測点の位置の最適化や観測点いる．地震や津波を早期検知し，防災に活かすことを目的数の増大など，多様な要請に対応できる拡張性を維持する

図 1

 ONET の展開図．四角と丸はそれぞれ拡張用分岐装置と観測装置を示す．熊野灘と紀伊水道沖のDシステムをそれぞれ DONET1，DONET2 としている．

NL-2-15ことが必要になる．この拡張性と後述する置換性の確保のそのために必要な要素は，信頼性，冗長性，置換性，拡観点から，DONET では水中コネクタを利用したノード型張性である．信頼性を確保するため，通信用に使用され多と呼ばれる海底ケーブル式の観測体制をとることに決定しくの実績を有する海底ケーブルに加え，各部の電子部品やた．

コネクタなどにも検討が及んだ．基本的に，ケーブル敷設船による設置範囲内で十分な信頼性を確保し，将来部品の2.1

全体概要

交換が想定される拡張用分岐装置や観測装置は，海中ロDONET は，陸上局から敷設される基幹ケーブル，分岐ボットにより設置・回収する体制をとっている．冗長性は，装置，分岐給電岐路ケーブル，拡張用分岐装置，展張ケー海底ケーブルの両端陸揚げによる両端給電と，拡張用分岐ブル，観測装置から構成されている（図 2）．拡張用分岐装置での両端側へのデータの二重伝送で維持されている．

装置の各ポートに約 1A の定電流を流すシステムで，障害仮に 1 ヶ所でケーブルが切断されても，観測点への給電とが発生すると両端からの給電電圧が変化して電流を一定にデータ回収を継続できる．事前検討で最も故障率が高い要保つ．陸上局では，基幹ケーブルで伝送されてきた光信号素はセンサーであった．センサーが故障あるいは陳腐化すをデジタルデータに変換し，フィルタリングやデシメーれば，センサーを置換しつつ，観測網の検知能力を維持すションを行ってパケットが作成される．そのパケットを即ることができる．拡張性は，多様な海底観測技術や先端的時的に複数箇所に伝送している．

な研究成果からの要請に答えるためのものである．海洋研
究開発機構では，ひずみ計や間隙水圧計，ジオフォンなど2.2コンセプトから成る孔内計測システムを開発，より微弱な地殻内の動少なくとも次の南海トラフ地震が発生して収束するまできを捉えることに成功した．面的に展開する DONET にの数十年間の観測を継続することを狙っている．南海トラ加え，2014 年 4 月に発生した三重県南東沖の地震発生後

フ地震は連動発生する可能性があるため，最初の地震で障の地殻内間隙水圧の時空間変化や，低周波微動や超低周波害が発生してデータ欠測すると次の地震が捉えられなくな地震の発生を捉えている．

る．障害自体のリスクをできるだけ減らし，障害が発生してもしばらく観測を継続することができ，その猶予時間中2.3に故障箇所を修理できることが，DONET 全体のデザインであった．

センサー

地殻変動から強震動までの広帯域な観測と，微小地震をも捉える高ダイナミックレンジの観測を実現するために，

図 2

DONET 概念図．現在の DONET1 の例．

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DONET では全ての観測点に対し，地動センサシステムと設置海域で発生した大きな地震は 2016 年 4 月 1 日に発生

圧力センサシステムの 2 系統を導入している．前者は，ジした三重県南東沖の地震（Mj 6.5）である．

ンバル機構の上に広帯域地震計と強震計が備えられていこの地震は DONET1 の E ノード観測点直下で発生した

る．圧力センサシステムは，水晶水圧計，精密温度計，ハ地震であった．プレート境界近傍で本震が発生，その後約イドロフォン，微差圧計が備えられている．これらのセン

10 km 北側で余震が発生，孔内計測システムでは震源近傍

サーは互いに周波数帯域がオーバーラップし，様々な現象からトラフ軸方向に間隙水圧の変化が移動する姿が捉えらを捉えるための冗長性も有する．サンプリング周波数は，れ，トラフ軸近傍では低周波地震が活発化した．また強震

10 Hz の水晶水圧計，1 Hz の精密温度計以外は 200 Hz を動と同時に水晶水圧計には数 cm の津波も観測された（図ベースとした．但し，陸域連携の観点から，各機関とデー3）．強震計記録では，地震発生前後の波形にオフセットがタ共有している強震計と広帯域地震計は 100 Hz サンプリ観測されている．このオフセットの原因は様々考えられるングデータも用意した．

が，海底での液状化も原因の一つではないかと考えている．

地動センサシステムは高さ約 1 メートルの筐体に収めら

それは，一部の水圧計に他の水圧計の比べて有意に大きなれるが，海底に設置孔をあけ，海中ロボットにより孔内にオフセットが観測されたためである．柔らかい堆積物上に埋設している．南海トラフ域の海底は柔らかい堆積物で覆設置されている観測点は，強震動だけではない要素が記録われるため，数メートルのコアを採集し地盤の強度を確認されることがある．海底観測の特徴を把握した上でのデーした上で，地動センサシステムを埋設している．埋設によタ解析と解釈が欠かせない．

りノイズ低減を実現したことが確認されている．
4．さいごに
3．データ

DONET データはリアルタイムで気象庁に伝送され，緊DONET は 2010 年 3 月に最初の観測点が構築され，順急地震速報や津波警報・注意報の発表に使用されている．

次拡大，2016 年までに構築を終え，全 51 観測点の観測体加えて JR 東海と JR 西日本にもリアルタイムで強震計記制が開始された．これまで，2011 年東北地方太平洋沖地録を伝送し，強震発生時の新幹線の緊急停止にも利用され

震と地震発生後の地震活動の活発化や南海トラフ浅部で活ている．更に，海洋研究開発機構と防災科学技術研究所は発化した低周波微動と超低周波地震の震源移動など，日本海底観測網を用いた津波即時予測システムを連携して開周辺で発生する様々な地殻活動現象を捉えてきた．DONET

発・運用しており，和歌山県や三重県，インフラ事業者に

図 3

2016 年三重県南東沖の地震の記録例．左：強震計上下動．右：水晶水圧計．

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伝送され，各所での利用方針に合わせた DONET データ2）Kaneda, Y., K. Kawaguchi, E. Araki, H. Matsumoto, T.の即時利用が行われている．今後も，様々なデータ利活用

Nakamura, S. Kamiya, K. Ariyoshi, T. Hori, T. Baba,を進めていきたい．

and N. Takahashi, 2015, Development and application

なお，DONET データは，移管された 2016 年 4 月以降

of an advanced ocean floor network system forの強震計，広帯域地震計，水圧計，精密温度計のデータを

megathrust earthquakes and tsunamis, in “Seafloor

防災科学技術研究所の海域観測網のホームページで公開しObservatories” ed. by P. Favali et al., Springer Praxisている（https://www.seafloor.bosai.go.jp）．データポリシー

Books, pp. 643-663, https://doi.org/10.1007/978-3-642-

や利用要領を確認の上，研究その他に役立てて頂きたい．

11374-1_25.
3）Kawaguchi, K., S. Kaneko, T. Nishida, and T. Komine,

参考文献

2015, Construction of the DONET real-time seafloor1）内 閣府，2012，南海トラフの巨大地震モデル検討会

observatory for earthquakes and tsunami monitor-（第二次報告）─津波断層モデルと津波高・浸水域等

ing, in “Seafloor Observatories” ed. by P. Favali et al.,について─，http://www.bousai.go.jp/jishin/nankai/

Springer Praxis Books, pp. 211-228, https://doi.org/

model/

10.1007/978-3-642-11374-1_10.

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