(1)課題番号： 0113
(2)実施機関名： 東京大学地震研究所
(3) 課題名：海底地殻変動観測手法の開発
(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその成果
(4-1) 「地震予知のための新たな観測研究計画の推進について」（以下、建議）の項目：３．地殻活動シミュレーション手法と観測技術の開発（２）観測技術
(4-2) 関連する「建議」の項目：１（１）ア・イ，１ （２ ）ア，１ （３） イ，２ （２）ア
(4-3) 5ヵ年計画全体の目標：
プレート沈み込み帯に位置する日本列島とその周辺の地殻活動の中で発生する地震の予測のためには，地震発生に至る地殻活動の全過程を，その過程であらわれる地殻現象の観測によって把握することが必要である．このような地殻現象の観測のためには，高精度に現象検出するための観測システムの開発が必要であり，特に海底地殻変動観測の手法の開発が必要である．
(4-4)5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：
平成１１年度は，海底測位（GPS測位計）・測距計，レーザー干渉計を用いたボアホール海底傾斜計，海底孔内設置型体積歪計，海底観測通信ブイ，海底設置型傾斜計，海底重力・圧力計の高度化を試験観測等を通じて継続した．
平成１２年度は各種の測器の高度化を継続するとともに，相模湾における海底測位・測距の長期計測を開始した．また，海底観測通信ブイは海域試験を通じてその性能評価を行うとともに、神津島・新島近海の群発地震の震源域に設置して，準リアルタイム海域モニタリングの有用性を示した．
平成１３年度は各種測器の高度化を継続するとともに，海底ＧＰＳ測位計と海底圧力計をアレー展開して三陸沖における地殻変動の長期計測を開始した
平成１４年度は各種測器の高度化を継続した。三陸沖において開始した海底地殻変動の長期計測においてあらたな進展があったが、各種の問題点も明らかになってきた。海底ＧＰＳ測位においては、キーファクタであるキネマチックＧＰＳ測位に関して大きな進展があった。陸上基準点から約３００ｋｍ離れた海上において船位を数ｃｍで決定できたことによって海陸プレート境界域くまなく数ｃｍの海底測位精度を達成できる見通しがついた。一方で海底測位システムの一部である海上局の問題が大きくクローズアップされてきた。開発した海上ブイ搭載式の海上局を利用することによって船の発生する音響雑音を低減することはできたが、海況によっては海上ブイを船から設置することができず計測ができないなどの弱点があきらかとなった。効率的に精度向上をすするためにまた繰り返し観測によって海底地殻変動を一定の精度で計測しつづけていくためには、将来的にはいつでも同一の計測環境を提供することのできる海底地殻変動計測専用船が必要になると考えられる．また、海底ＧＰＳ測位の一層の精度向上のためには、計測中の海中音速構造の変動把握に加えてキネマチックＧＰＳ測位と音響測距による計測データを組み合わせた解析手法の改善が必要であることも明らかとなった。海底圧力計の長期安定性の改善をすすめた。長期観測型海底地震計、広帯域海底地震計による１年以上の長期観測の機会が増えてその信頼性と有効性が実証された。広帯域地震センサーに関しては回収時の衝撃に対してより強くする必要があることが明らかになった。
平成１５年度は，各種の測器の高度化を継続した．三陸沖における海底測位・圧力計測を継続したほか、茨城沖等で海底圧力計測を開始し，プレート間カップリングの変化等にともなう海底地殻変動の検出を試みた．海底圧力計の長期安定性の改善がすすんだほか，海底ＧＰＳ測位において海中音速構造のゆらぎのもたらす影響を見積もり補正することがある程度可能となった．
(4-5）5ヶ年で得られた成果の地震予知研究における位置づけ：
海域に発生する地殻現象を，複数の観測項目において現象の発生する海底で高精度に捉えることが可能となってきた．いくつかの観測項目では，陸域に接続する海底観測網の構築も視野に入るようになった．
(4-6)当初目標に対する到達度と今後の展望：
各種の観測項目において長期間連続の観測が可能となったことにより，地震発生に至る地殻活動の全過程であらわれる地殻現象をより近づいてとらえるための海底観測が可能となったことが大きい．観測あるいは計測感度および精度の向上等を１６年度以降も継続して進めるながら．陸域観測に接続する形で複数項目の観測をターゲットを絞って海域で実施していくことが，地殻現象を捉え理解する上で今後重要となる．海底地殻変動観測の一層の精度向上は特に重点的に進める必要がある．
(4-7) 共同研究の有無：
東京大学地震研究所：金沢敏彦，笠原順三，塩原肇，篠原雅尚，新谷昌人，
山田知朗，望月将志（現在，東京大学生産技術研究所）
東北大学大学院理学研究科：藤本博巳，日野亮太，三浦哲
(5) この研究によって得られた成果を公表した文献のリスト
(5-1)過去5年間に発表された主要論文（５編程度以内）：
藤本博巳・押田 淳・古田俊夫・金沢敏彦，海底重力計の開発，海洋調査技術,10-1,25-38,1998
Yukihito Osada, Hiromi Fujimoto, Satoshi Miura, Aaron Sweeney,
Toshihiko Kanazawa, Shigeru Nakao, Shin-ichi Sakai, John A. Hildebrand, and C.
David Chadwell, Estimation and correction for the effect of sound velocity variation
on GPS/Acoustic seafloor positioning: An experiment off Hawaii Island, Earth
Planets Space, Vol. 55 (No. 10), pp. e17-e20, 2003
(5-2)平成15年度に公表された論文・報告：
金沢 敏彦・塩原 肇・望月 将志・渡邊 智毅・山田 知朗・篠原 雅尚， 海底地震の長期観測，地球惑星科学関連学会2003年合同大会
中東 和夫・篠原 雅尚・塩原 肇・山田 知朗・有坂 道雄・伊東 正和・植平 賢司・酒井 慎一・金沢 敏彦，日本海における長期広帯域海底地震観測，地球惑星科学関連学会2003年合同大会
上嶋 正人・石原 丈実・小泉 金一郎・島 伸和・押田 淳・藤本 博巳・金沢 敏彦，瀬戸内海海底重力測定，地球惑星科学関連学会2003年合同大会
篠原 雅尚・金沢 敏彦・荒木 英一郎・末広 潔・塩原 肇・山田 知朗・中東 和夫・三ヶ田 均・深尾 良夫，Seismic Noise
Levels of the Seafloor Borehole Broadband Seismic Observatories in the
Northwestern Pacific，地球惑星科学関連学会2003年合同大会
長田 幸仁・藤本 博巳・三浦 哲・塩原 肇・金沢 敏彦・John A. Hildebrand・C. David Chadwell，Repeatability of
GPS/Acoustic seafloor positioning carried out around Hawaii Island and the
Japan trench，地球惑星科学関連学会2003年合同大会
(6) この課題の実施担当連絡者：
氏名： 金沢敏彦 東京大学地震研究所地震地殻変動観測センター
電話： 03-5841-5780
FAX： 03-5841-8265
e-mail：kanazawa@eri.u-tokyo.ac.jp
高感度および広帯域の長期観測型海底地震計を実用化した． これまでの4.5
Hzの短周期地震センサーに加えて，固有周期１秒，30秒，360秒のセンサー
群，外径43 cm，50 cm，65 cmの耐圧容器群に，デジタルレコーダーを組み合
わせることによって，観測目的に合わせた観測帯域および観測期間を設計する
ことが可能となった．4.5 Hzセンサーを使用して３年間の長期連続観測を行う
ことも可能である．
ＧＰＳ音響測位システムの計測ブイの外観．ブイの位置・姿勢を決定するために３台のＧＰＳと動揺計を装備する．箱状容器の中には，計測のためのAD変換器，コンピュータ等を収容し，観測船と無線LANでリンクする．送受信器はブイの下に吊り下げ固定されている．
ＧＰＳ音響測位システムの海底局の外観．台の左端に位置する円筒状のものが海底局であり，他は，設置システムである．まだ試験運用段階であるため，海底設置後に１日程度の計測を行って正常な動作を確認したあとに，海底局をのこして設置システムを回収する．動作に問題がある時には，海底局を回収することができる．
超深海用ガラス製耐圧容器．耐圧性能は9000m以上．左図が圧力試験風景．上図は9500m相当の圧力をかけていることを示す圧力ゲージ．
