Performance of Seismic Observation by Distributed Acoustic Sensing Technology Using a Seafloor Cable Off Sanriku, Japan

Shinohara, M., Yamada, T., Akuhara, T., Mochizuki, K. & Sakai, S. Front Mar Sci 9, 844506 (2022). https://doi.org/10.3389/fmars.2022.844506

光ファイバー自体をセンサーとして使う分散型音響センシング（DAS）は、数mの間隔で50kmを超える範囲を高い時間分解能で観測でき、線状の稠密な地震観測を可能にします。DASを海底ケーブルに適用すると、海域で得られるデータの量を大きく増やせる利点があります。地震研究所が1996年に三陸沖へ設置した海底地震津波観測ケーブルの予備心線を用いて、2019年2月からDAS観測を行いました。ケーブル近傍のM1.8の小地震から、震央距離約2300kmのM6.6の遠地地震まで明瞭に記録され、M3の地震ではP波とS波の到達を位相データから明瞭に識別できました。既設地震計の記録とも高い相関を示し、雑音レベルの時間変化は小さく、長距離・高密度の観測により常時微動の空間変化も明らかになりました。2020年11月にはエアガンを用いた探査も行い、その信号を明瞭に記録しました。

図1　三陸沖ケーブルによるDAS観測で記録された近地地震の帯域抽出（FBE）波形［Shinohara et al. (2022)］

High probability of successive occurrence of Nankai megathrust earthquakes

Fukushima, Y., Nishikawa, T. & Kano, Y. Sci Rep 13, 63 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26455-w

プレスリリース　南海トラフ巨大地震が連続発生する確率を算出 ▶

南海トラフ沿いの巨大地震は、日本の防災課題の最優先事項です。2019年5月、発生確率が平常時より高まったときに注意を呼びかける仕組みが始まりました。そのきっかけの一つが、巨大地震の後、短期間に同じ規模の地震が続いて起きると見込まれる場合です。こうした連続発生（twin ruptures）は南海トラフ沿いで何度も起きてきましたが、その確率を定量化する試みはこれまでありませんでした。世界の地震統計と当該地域の発生履歴から、M8以上が3年以内に2回続けて起きる確率を、世界全体で5.3〜18%、南海トラフ沿いで4.3〜96%と推定しました。後続の地震の発生時期は世界の統計では大森・宇津公式に従っており、これにより任意の期間について連続発生の確率を推定できました。1週間では平常時の100〜3600倍となり、この注意喚起の仕組みの必要性を裏づけています。

図2　南海トラフ巨大地震が連続発生する確率の累積曲線［Fukushima et al. (2023)］

Periodic sea-level oscillation in Tokyo Bay detected with the Tokyo-Bay seafloor hyper-kilometric submarine deep detector (TS-HKMSDD)

Tanaka, H. K. M. et al. Sci Rep 12, 6097 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-10078-2

プレスリリース　世界初、ミュオグラフィによる気象津波の観測 ▶

東京湾アクアライン（東京湾横断道路）の海底トンネル内に設置したミュオグラフィ観測装置TS-HKMSDDにより、気象津波に似た周期的な海面の振動を検出しました。湾の400km南を通過した2021年の台風16号の到来直後に捉えられたもので、振動の周期は3時間、減衰時間は10時間であり、過去の検潮記録と整合することがわかりました。気象津波は湾や湖で起こることが知られ、その時間的・空間的な特徴は地震による津波と似ていますが、発生と伝播の仕組みはよくわかっていません。今回の結果は、ミュオグラフィと湾や湖を横断する海底トンネルを組み合わせることで、検潮所がない場所でも気象津波を測るもう一つの手段が得られることを示しています。

図3　2021年10月1日15時50分から10月2日7時20分までの、ミュオグラフィで測定した異常潮位の時系列［Tanaka et al. (2022)］

Global fast-traveling tsunamis driven by atmospheric Lamb waves on the 2022 Tonga eruption

Kubota, T., Saito, T. & Nishida, K. Science 377, 91–94 (2022). https://doi.org/10.1126/science.abo4364

プレスリリース　2022年1月トンガ噴火に伴う地球規模の津波 ー火山噴火による津波研究の新展開ー ▶

2022年1月15日、フンガ・トンガ－フンガ・ハアパイ火山の噴火により世界各地で津波が発生し、その最初の波は通常の津波で予想されるより2時間以上早く到達しました。この津波の「先駆波」の発生と伝播の仕組みを調べ、数値シミュレーションから、速く進む大気のラム波が先行する海面上昇を駆動し、その先行波が太平洋の海底地形の変化によって散乱することで、その後の長く続く津波が生じたことを明らかにしました。通常の予想到達時刻より遅れて届く津波は、移動する波源と静止した波源の両方から生じたさまざまな波で構成されており、このため、この噴火による津波は、通常の地震による津波よりはるかに複雑で長く続くものになっています。

図4　トンガ火山噴火に伴う気圧波の伝播と津波の発生・伝播のスナップショット［プレスリリースより］

First asteroid gas sample delivered by the Hayabusa2 mission: A treasure box from Ryugu

Okazaki, R. et al. Sci Adv 8, eabo7239 (2022). https://doi.org/10.1126/sciadv.abo7239

プレスリリース　「はやぶさ2」ミッションによる世界初の小惑星からのガスサンプル：リュウグウからのたまて箱 ▶

小惑星探査機「はやぶさ2」は、小惑星162173リュウグウで試料を採取し、2020年12月6日に地球へ帰還しました。その翌日、サンプルコンテナ内に保持されていたガス成分を現地で抽出・測定し、さらに捕集ボトルに保存しました。コンテナ内のガスは、地球外起源を示す³He/⁴He比や²⁰Ne/²²Ne比を持つヘリウムやネオンと、一部に地球大気成分が見られました。これは、太陽風起源ガスと地球大気の混合で説明できます。リュウグウ由来のヘリウム量と回収粒子の粒径分布から、コンテナ内でリュウグウ粒子表面が剥離した際に太陽風ガスが遊離したことを論じました。地球近傍小惑星からガス成分を気体として持ち帰ったのは「はやぶさ2」が世界で初めてです。

図5　はやぶさ2のサンプルコンテナ内の希ガスと窒素の元素存在度（³⁶Arと地球大気の組成で規格化）［Okazaki et al. (2022)］