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検討し積極的に提言を行っている．
これらの基本方針にのっとり，平成14年度は以下の各項目を実施した．
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
地殻活動モニタリングシステムの高度化のための新たな観測手法の開発や観測の精密化として平成14年度は以下の課題が実施された．
○ 基盤的高感度地震観測データの流通システムに関する研究 (東京大学地震研究所[課題番号:0132])
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（Hi-net)では，これまでに約500点の観測点が新設され，非常に高品質な短周期地震計観測データが収録されている．防災科学技術研究所ではフレームリレー網を用いた独自のデータ伝送網を構築し，すべてのHi-net観測点からリアルタイムで地震データを収集するとともに，気象庁の所轄管区にも転送している．
このデータを大学においてもリアルタイムで利用できるようにすることは，地殻活動監視システムの高度化研究や，地殻活動予測システムの研究を推進する上できわめて重要である．しかしHi-netのデータは膨大であり，それを全国の大学に流通させることは容易ではない．
このため，平成11年度から12年度にかけて，大学，防災科学技術研究所，気象庁等の研究者が集まり，「高感度地震観測データのデータ流通の望ましい姿」について討議して提言を行った．それを受けて，平成12年度には関係機関の担当者による検討が進められ，平成13年度末より，大学の衛星テレメータシステムを利用した全国の高感度地震観測データのリアルタイム流通システムが実現することになった．
このシステムにより，我が国の高感度地震観測網のほぼすべてのデータが，全国どこでもリアルタイムで利用可能になるという，画期的なシステムが構築された．平成14年度は，引き続き以下を実施した．
１）高感度地震観測データのデータ流通システムの運用開始
平成13年度末に開発した高感度地震波形データ流通システム（図1）は，地上系回線によるデータ交換機能と，衛星回線によるデータ配信機能で構成される．
地上系データ交換では，防災科学技術研究所，気象庁，大学衛星中継局からフレームリレー回線，セルリレー回線等の数Mbpsの高速パケット回線や，ダークファイバーによる100Mbpsの専用回線など(卜部・他, 2002)を使って，それぞれの機関で収集した高感度地震波形データをリアルタイムで，防災科学技術研究所の東サブセンターに設置したTDX (Tokyo Data
Exchange)に送り，データ交換を行っている．TDXは，データ交換専用のLANで，各機関からのデータはいったんすべてここに流れる．それぞれの機関は，TDXから，他機関のデータを選択的に取得する（図2）．ここで，TDXと防災科学技術研究所のHi-netとの間では，Hi-netで採用している通信方式（WIN32）と大学や気象庁で採用している通信方式（WIN）との間の変換WIN32<->WINをリアルタイムで行っている．
衛星系では，３機関で集められたすべてのデータが配信されている．図3はその機関別の内訳である．大学がデータ交換している一部自治体の高感度地震観測データも含めて，我が国のほとんどすべての高感度地震観測データがリアルタイムで配信されていることは特記すべきであろう．
２）衛星受信専用装置の普及
東京大学地震研究所では，卜部・植平（1998）の開発による衛星データ受信専用装置（図4）を，全国の大学等に貸し出して，衛星データ利用の普及を図っている．現在，全国で衛星データを受信しているサイトは，大学の送受信局24箇所，大学の受信専用局13箇所，その他の国立研究所等に9箇所が設置されている．これは，まだ十分とはいえず，今後さらに衛星データのリアルタイム利用を普及することが望まれる．
３）データの処理・蓄積と公開
高感度地震波形データの迅速な処理については，気象庁が一元化震源処理のもと，翌日までに精密な震源を出すようになった．また，高感度地震波形データの利用については，防災科学技術研究所のデータセンターにおいて，大学や気象庁の観測点のデータも含めて公開されるようになった．一方大学でも各大学の地域センター等が研究対象としている地域のデータを，衛星回線や最近普及しつつあるブロードバンド回線なども一部利用しながら集めている(卜部・他，2002)．これらのデータは，インターネット上のデータ利用システムのほかに、CD-ROMなども活用して、データ公開が進められている(鷹野・他, 2002)．
○ 東海及びその周辺地域における地下水観測研究 (東京大学大学院理学系研究科[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．本実験施設では，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の方式を開発し，平成11年度に東海及びその周辺地域の既存の地下水観測点3地点5観測井に，非揚水型の地下水溶存ガス測定システムを導入した．これらは，地震に関連する地殻内の化学変化を地下水に溶解するラドンだけでなく他のガス成分の変化からも検知できないかと言う試みである．
この観測システムの大きな特徴は，(1) 揚水した地下水から溶存ガスのみを抽出し，その水は再び帯水層に戻す，(2) 高感度で多種のガス成分の分析を短い時間間隔で行うために，四重極質量分析計を使用する，(3) 半導体検出器を使ったポータブルなラドン計測装置を使用する，である．このシステムの構築により，帯水層への撹乱を最小限にして，連続的かつ高感度な多成分分析システムを開発することを目標とした．
平成11年度から開始した，既存の5ヶ所の地下水観測点の，帯水層への撹乱を最小限にした高感度な多成分分析システムへの移行は完了した．これにより，自然水位および精密水温測定との両立が可能となり，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．
しかしながら，平成13年度までにこのシステムのいくつかの重要な問題点が明らかになった．具体的には (1) 地下水からガスを抽出するための気体交換モジュールの強度の問題，(2) 抽出ガスの主成分である水蒸気の結露の問題，(3) 揚水に伴う発泡により揚水が停止してしまう問題，(4) データ転送システムの不整合に伴う欠測の発生，である．これらは，(1) 揚水速度の調整ができるようにした，(2) 気体交換モジュールの設置方法を工夫し，結露水を減圧系から取り除けるようにした，(3) 地上部の配管のジオメトリとポンプ位置を工夫した，(4) 転送システムを再構築した，ことによって解決することができた．
現在全ての観測井において，帯水層への撹乱を最小限にした，高感度な多成分分析システム(Tsunomori, 2002)が完成し，データが蓄積されはじめている．
３．おわりに
衛星テレメータシステムを活用した全国の高感度地震観測データのリアルタイム流通システムにより，全国の大学等の研究機関で，Hi-netデータなどの高感度地震観測データが利用可能になった．今後，大学等の研究機関において，震源や発震機構などの実時間処理システムの開発，種々の帯域での低周波地震や低周波微動の検知システムの開発など，このリアルタイムデータを活用した処理システムや監視システムの高度化の研究が進展するものと期待される．また，一方で，GPS基盤観測網GEONETのGPSデータの精密解析による歪時空間変化の準リアルタイムモニタリングシステムの開発などの地殻変動のモニタリング高度化研究の進展，特定地域における，地下水位・水温および地下水中の化学物質の変化のモニタリングシステムの開発などの地球化学的な観測データのモニタリング高度化研究の進展などが期待される．
地殻変動連続観測データのデータ流通システムについては，今後も関係者間で相談し，その実現に向けて研究を進めていく．今後の大学の観測体制のあり方については，全国の大学関係者だけでなく，気象庁や防災科技研，国土地理院などの関連する方々も含めて，引き続き議論を進めていく．
文献
卜部卓・芹澤正人・辻浩・石田康直・小林博昭，地震観測における「ブロードバンド」の利用，地震学会講演予稿集 2002年度 秋季大会，C07，2002.
鷹野澄・鶴岡弘・山中佳子・菊地正幸・阿部勝征，新J-array CD-ROMの概要，地震学会講演予稿集 2002年度 秋季大会，P090，2002.
Tsunomori, F., "Development of
Continuous and Multi-component Gas Monitoring System for Groundwater", Japan-Taiwan
International Workshop on Hydrological and Geochemical Research for Earthquake
Prediction, Geological Survey of
図の説明（PDFﾌｧｲﾙ・109KB）
