第6章 「地殻活動監視システム」研究計画
１．はじめに
監視観測の実施は大学以外の関係機関が主体となるが，大学は新たな手法の開発や観測の精密化等で，監視システムの高度化に貢献できる．また，地殻活動予測システム構築のためには，観測データの有効活用が不可欠であることから，データ流通のあり方についても積極的に提言を行うべきである．これらの基本方針にのっとり，平成11年度には以下の2項目を実施した．
２．地殻活動モニタリングシステムの高度化のための観測手法の開発
○ 東海及びその周辺地域における地下水観測研究(東京大学［課題番号：0702］)
東京大学大学院理学系研究科附属地殻化学実験施設では現在新しい地球化学観測テレメータシステムの開発を行っている．既存の地下水観測点を順次，非揚水型で四重極質量分析計とラドン測定装置を用いる多成分の同時並行観測(五十嵐他，1996；Takahata et al.,1997)の方式に変える手始めとして，平成11年度は御前崎・竜洋及び鎌倉の3観測点の計5本の観測井に対して設置を行った．この際，測定ガスの抽出システムを当初予定のものから変更し，それに伴う観測井の改良工事を行った．これにより，溶存ガスの変化に対する測定装置の応答速度が向上するとともに，システムの保守性も向上し，長期連続観測により適した観測システムとなった．また，自然水位測定との両立が可能であり，地下水に含まれる異なる起源，挙動，化学的性質の多成分のガスを同時に観測し，変化を統一的に解釈できることから，地震直前過程の解明へつながることが期待される．さらに，これらの新測定装置からのデ−タを転送・管理するシステムの開発に着手し，今後は，実際の観測点での使用を行い，改良を行っていく予定である．
従来の観測システムは，大学側のワークステーションと観測点側のデータロガーから構成され，その間をモデム(9600bps)を介したアナログ回線で接続している．データロガーは，ラドン計測用に特化したものである．また，このラドン計は地下水を導入して，その中に溶存しているラドン濃度を計測するものである．このため，
1)転送速度が，現在の水準と比べると桁違いに低速である．
2)地下水をラドン計のためにくみ上げると，水位観測との併用が出来ない．
3)新たな分析機器をシステムに組み込むことが出来ない．
という問題点が指摘されてきた．
新しい観測システムは，近年の通信技術の進歩を取り入れ，従来の問題点を解決する構成になっている(図１)．大学と観測点には，ともにLANが構築され，ISDN回線とダイヤルアップルータによってIP接続されている．観測点側にもワークステーションが設置され，転送すべき観測データの管理をするとともに，データの異常も監視している．新たな測定機器は，制御用コンピュータを観測点LANに接続してファイル共有を活用することにより，簡単にシステムに組み込むことが出来る．ガス分析装置へは，気体交換モジュールによりガスのみを分離して送り込む方式(図２)のため，地下水をくみ出す必要は無い．このため，水位観測との併用も可能である． ワークステーションのOSには，FreeBSDを使用している．このため，本実験施設のWWWサーバとの相性がよく，将来的には観測データのWeb上での公開も容易に行うことが可能である．
３．広域地殻活動データの流通のあり方についての検討
○ 基盤的高感度地震観測データの流通について
防災科学技術研究所において整備が進められている基盤的高感度地震観測網は，平成11年度までに約470点の観測点が新設される予定である．防災科学技術研究所では，これらの地震観測網のデータを，フレームリレー網を用いて収集するとともに，気象庁の所轄管区にリアルタイムで転送するデータ伝送網を構築している．さらに防災科学技術研究所では，気象庁管区以外に対してもフレームリレー網を用いて観測データをリアルタイムで利用機関に提供する機能を検討している(図３a)．ただ，多くの利用者を抱える大学にとっては，各研究者のいる大学がそれぞれフレームリレーに加入する負担は少なくない．このため，大学全体として一括して基盤的高感度地震観測データを受信し全国の大学等に流通させる方策を検討する必要がある．
一方，気象庁各管区では，気象庁観測点に加えてデータ交換により得られた大学や防災科学技術研究所の既設地震観測点の波形データを一元的に処理し精密な震源決定を行っている．新たに設置された基盤的高感度地震観測点のデータについても，地域別に分けて各管区に転送され，一元的に処理される予定である．このため気象庁としては，管区と基幹大学との間の既存のデータ交換回線を強化して，新たな基盤観測点の波形データを管区経由で基幹大学に提供することを検討している（図３b）．しかし基盤観測点のデータは膨大であり，基幹大学まで来たものをさらに他大学へ流通させることが事実上できないという問題を含んでいる．
全国の９つの国立大学（北大，弘前大，東北大，東大，名古屋大，京大，高知大，九大，鹿児島大）は現在，衛星テレメータシステムを共同開発し運用している．この衛星テレメータシステムでは，国立大学の地震観測点のデータだけでなく，全国の研究者が参加して実施している合同観測プロジェクトによる地震観測点のデータ，緊急時の臨時観測点のデータ，データ交換によって提供された気象庁や一部自治体の地震観測点のデータなど500点以上の地震観測点の波形データが通信衛星を介して全国に配信されている．地震研究所では，全国共同利用研究所としてこの衛星データの共同利用研究を推進しており，平成11年度までに従来地震観測を行っていなかった約10の大学において，受信専用局が設置されリアルタイムで全国の地震観測データが利用可能となっている．
この衛星テレメータシステムは，それまでの既存観測点のデータ流通のために設計されて運用されているものである．このため，新たに設置された基盤的高感度地震観測網の大量のデータを流通させるには，衛星の帯域が不足している．また現在のシステムで衛星の利用帯域を広げるなどの変更は困難である．ただデータ配信系については，幸いにもまだ帯域に少し余裕があることから，大学としては，新たに設置された基盤観測点のデータについては，衛星テレメータシステムの主および副中継局まで地上回線で収集し，既存の観測点のデータと一緒にまとめて衛星で配信する案を提案している(図３c)．
以上のように基盤的高感度地震観測網のデータ流通については，各機関の提案する流通方法が出された段階であり，最終的な結論はまだ出ていない．これまでの議論で，防災科技研，気象庁，国立大学などそれぞれがリアルタイムで相互に高感度地震波形データを流通させることの必要性と重要性については共通の認識をもっていることが明らかになった．問題はその具体的な方法をどうするかである．この問題については，各大学ならびに気象庁，防災科技研などの研究者をメンバーとする地震研究所特定共同研究B「地震波形データの準リアルタイム解析システムの研究」プロジェクトでも討論され，研究者の間でも問題の共有と解決の方向が検討された（図4）．これらの検討結果は，各機関の担当者を通じて地震調査推進本部のデータ流通WGなどに反映され，最終的な高感度基盤観測データ流通の望ましい姿がまもなく明らかになるものと期待される．今後早急に結論を出し，一日も早くデータ流通を実現することが望まれる．
４．おわりに
平成12年度以降も，大学は新たな手法の開発や観測の精密化等で監視システムの高度化に貢献していく．また，基盤的高感度地震観測網のデータ流通については，平成11年度の議論を踏まえて一日も早い実現をめざすべきである． さらに，地殻変動連続観測データの流通と活用も重要な課題である．
文献
五十嵐丈二, 下池洋一, 佐藤雅規, 野津憲治, 高畑直人,
佐野有司, 四重極型質量分析計と気体透過膜を用いた新しい地下水溶存ガスの元素・同位体比連続測定システム,
地球化学, 31, 81-88, 1996.
Takahata, N., G. Igarashi and Y. Sano, Continuous
monitoring of dissolved gas concentrations
in groundwater using a quadrupole mass spectrometer,
Appl. Geochem., 12, 377-382, 1997.
＜図の説明＞
図１．地下水観測システム構成図．デ−タ収録装置(ECD1000)，デ−タ管理装置(ECD2000)，デ−タ受信装置(ECD3000)から構成され，観測点で測定したデ−タを大学へ伝送する．デ−タ管理装置は，QMSやラドン計を制御しているコンピュータが採取したデ−タの管理も同時に行うことが出来る．将来的には，デ−タ受信装置でグラフ化したデ−タをWWW上で公開する予定である．
図２．非揚水(循環)型地下水ガス採取システム．気体交換モジュールを帯水層深度に設置すると，分析までの遅延時間が膨大になる．また，モジュールの強度や，保守の面でも問題がある．このため，帯水層深度の地下水を地上まで循環させ，地上に気体交換モジュールを設置することとした．
図３．高感度地震観測データの流通に対する各機関の提案．(a)は防災科技研のデータセンターからの提案で，新しい基盤観測点のデータはフレームリレー網（ＦＲ網）を経由して一旦西サブセンターまたは東サブセンターに集められ，そこからＦＲ網を経由して防災科技研，気象庁，大学に配信する方法である．(b)は気象庁からの提案で，各管区をＦＲ網で強化し，基盤観測点の波形データを管区経由で基幹大学に提供する方式である．（ｃ）は大学からの提案で，基盤観測網から地上回線で主・副の二つの衛星中継局に転送し，既存の衛星テレメータシステムで全国の大学等の研究機関に配信する方式である．
図４．高感度地震観測データの流通〜その現状と望ましい姿〜 防災科技研，気象庁，大学が地上回線等を用いてデータをリアルタイムで相互に交換すること，気象庁は管区間のデータ流通ネットワークをＦＲ網で強化すること，大学は衛星テレメータにより全国の大学等の研究機関へのデータ流通を充実させることを，それぞれが役割分担して実施する事が望まれる．
