(1) 災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画による海底観測

(1-1) 平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震震源域の海底モニタリング観測

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震（以下東北沖地震）の発生時には，震源域の一部に，海底地震計が設置されており，本震発生直後から，海底地震計を追加設置し，余震観測を実施した．その結果，本震時に大きな滑りが推定されている本震震源付近では，本震直後から余震活動が低調であることがわかった．また，震源域南部では，太平洋プレートに，フィリピン海プレートが接触していることが推定されているが，この領域では余震が少ないことから，本震時の破壊がこの付近で停止したことが示唆された．その後2011年9月からは，主に長期観測型海底地震計をもちいて長期観測を実施している．

地震時の滑りが大きかった東北沖地震震源域本震付近における長期の地震モニタリング観測は，プレート間固着の変化などを把握するために重要である．そこで，2013 年9 月に，東京大学大気海洋研究所研究船白鳳丸により，長期観測型海底地震計を宮城県・岩手県沖に展開し，モニタリング観測を2014年10月まで実施した．また，2014年10月からは，科学研究費助成事業（特別推進研究）「深海調査で迫るプレート境界浅部すべりの謎～その過去・現在」と連携して，広帯域海底地震計を含む小スパンアレイと長期観測型海底地震計による宮城県沖における海底モニタリング観測を実施している．さらに，2015年5月には，震源域最北部の青森県沖に，長期観測型海底地震計を設置して，海底地震観測を，2016年5月まで実施した．なお，これらの観測研究は，北海道大学，東北大学，京都大学，鹿児島大学，千葉大学との共同研究である．

(1-2) 宮城県沖における構造探査実験

2011年東北沖地震震源域北限付近である北緯39 度付近の日本海溝陸側斜面下では，東北沖地震発生前には，微小地震活動度の高い領域と低い領域があることが知られており，1996 年と2001 年に，海底地震計とエアガンを用いた構造探査実験が行われている．その結果，微小地震活動が活発な領域では，プレート境界からの地震波反射強度が弱く，非活発な領域では反射強度が強いという結果が得られている．これはプレート境界面における含水量の違いによるものと解釈されており，含水量が大きいプレート境界では反射強度が強く，またプレート間の摩擦強度が小さいために地震活動が低調であると考えられている．東北沖地震の発生を受け，断層すべりによるプレート境界の特性変化を抽出する目的で，2001年に行った構造調査と同一地点に海底地震計を設置し，同一測線において，2013年にエアガン発震を行った． 地震波走時を用いた構造調査では，それぞれの測線におけるP波速度構造断面とプレート境界の深さを求めた．また反射強度の変化について，2001年と2013年で取得されたデータを比較するための解析を進めているが，東北沖地震の前後において反射波の強度に一部差異が見られ，プレート境界の特性が変化している可能性があることが示唆されている．2014年には，さらに海溝軸に近い領域で構造調査を行ったが，地震波速度構造断面を求め，構造と地震活動との関係を調べるために，現在もデータ解析中である．なお，この観測研究は，北海道大学，東北大学，鹿児島大学，千葉大学との共同研究である．

 (1-3) 房総半島南部における長期海底地殻変動観測

房総沖スロースリップ領域において，海底における地殻変動を検出することを目的として，海底精密水圧計による観測を実施している．2016年は，海底精密水圧計の設置・回収を行った．回収した海底精密水圧計のデータについて解析した結果，水圧計による海底の上下変動は，深さに換算して約1 cmの精度で観測できることが示された．さらに，2013年12月から2014年1月の房総沖スロースリップの活動期間を含むデータから，スロースリップに伴う約2cmの上下変動が検出された．なお，この観測研究は，千葉大学との共同研究である．

 (1-4) 南西諸島海溝北部における長期海底地震観測

南西諸島海溝域では，島嶼が海溝軸から100～200 km 離れた島弧軸に沿って直線状に配列するのみであり，プレート境界付近の微小地震活動等の時間空間的変化の詳細な把握が難しい．本観測研究は，海域に長期観測型海底地震計を設置して，プレート境界3 次元形状などを明らかにするとともに，活発な活動が確認されている短期的スロースリップイベントや超長周期地震の詳細を明らかにする．2016年は，前年に投入した長期観測型海底地震計を回収するとともに，予め準備した長期観測型海底地震計をほぼ同一位置に再設置し，2015年7月以降はトカラ東方海域における繰り返し定常観測を実施している．なお，この観測研究は，京大防災研，鹿児島大学，長崎大学との共同研究である．

 (1-5) ニュージーランド北島ヒクランギ沈み込み帯における海底観測

ニュージーランド北島ヒクランギ沈み込み帯では，平均しておよそ2 年の周期でスロースリップが発生しており，このうち6 年周期程度で規模の大きなイベントが起こっている．そこで，スロースリップおよびそれに付随する地震活動を把握することを目的に，2014年5月から2015年6月にかけて，海底地震計と海底精密圧力計を用いた観測を実施した．観測期間中に陸上の測地観測網から比較的大規模なスロースリップイベントが発生したことが確認されていたが，イベント発生時に海底に設置されていた海底精密圧力計の記録から，そのプレート境界面におけるすべりが部分的に海溝軸近傍まで達していることが，世界で初めて確認された．なお，この観測研究は，東北大学，京大防災研，GNS Science, NZ，NIWA, NZ，UTIG, USA，UCSC, USA，LDEO, USA，University of Colorado at Boulder, USAとの共同研究である．

 (1-6) 伊豆小笠原西之島付近における海底地震観測

小笠原諸島・西之島は，2013年11月に噴火活動を開始して新しい島が形成され，溶岩流出によって急速に成長した．このような離島での噴火活動を把握するために，西之島近傍において，長期観測型海底地震計を用いたモニタリング観測を実施している．長期観測型海底地震計は，2015年2月に設置され，2015年10月に回収・再設置を行い，海底地震観測を継続した．2016年は，5月および10月に回収・再設置を行い，西之島近海での海底地震観測を継続した．得られた記録には，噴火とみられる噴煙活動と対応した波形が収録されており，火山活動の把握に役立つことが期待される．なお，この観測研究は，気象庁，海上保安庁，海洋研究開発機構との共同研究である．

(2) 文部科学省委託事業による海底地震調査観測研究

(2-1) 日本海地震・津波調査プロジェクト

日本海沿岸地域において，津波・地震対策の基礎として，津波波高・強震動予測を実施する必要がある．そのため，2013年から開始された8ヶ年のプロジェクトにより構造調査などの調査観測が実施されている．その一環として，日本海下の深部構造を求め，モデリングに貢献するために，広帯域海底地震計及び長期観測型海底地震計を用いた，地震モニタリング観測を2013年から開始した．この観測は，日本海下で発生する深発地震，世界各地で発生する遠地地震を観測する．そのため，観測期間を長く取る必要があり，同一地点に設置・回収を行う繰り返し観測を実施した．2016年は，前年に日本海大和海盆に設置した広帯域海底地震計と長期観測型海底地震計を8月に回収し，大和海盆における海底観測を終了した．得られたデータは解析中であるが，多数の深発地震，遠地地震が記録されている．

(2-2) 南海トラフ広域地震防災研究プロジェクト

東北沖地震の発生を受けて，南海トラフで発生する巨大地震についても，最大規模の地震を想定する必要性があり，地震発生の連動の範囲や地震や津波の時空間的な広がりを見積もる必要がある．そのために，南海トラフから南西諸島海溝にかけて，広帯域海底地震観測を2013年から8カ年の予定で実施する．得られたデータよりトラフ付近の低周波イベントの解明と地震活動の詳細な把握を行うことが目的である．2016年は，前年に豊後水道及び宮崎県沖に設置した広帯域海底地震計と長期観測型海底地震計の回収作業を1月に実施した．同時に，観測を継続するために，予め準備した広帯域海底地震計，長期観測型海底地震計と海底精密水圧計を設置し，繰り返し観測を実施している．観測期間中の2015年5月から7月には，宮崎県沖で低周波微動活動が発生し，回収されたデータには，低周波微動と思われる波形が記録されている．

(2-3) 海洋鉱物資源広域探査システム開発

自律型無人探査機に代表される海中移動体に搭載して，重力データを取得する移動体搭載型海中重力計システムの開発を実施している．2012年に陸上における試験測定を行い，2014年8月には，鉱床の存在が推定されている中部沖縄トラフ伊是名海穴にて，実証試験観測を実施した．2015年8月には，伊豆小笠原ベヨネーズ海丘および中部沖縄トラフ伊是名海穴にて，試験観測を実施した．その結果，海中重力計，重力偏差計ともに，連続したデータを取得し，伊是名海穴南部の高解像度重力異常分布を作成した．2016年は，移動体搭載型重力計システムと国立研究開発法人海洋研究開発機構の深海巡航探査機「うらしま」を用いた実証試験観測を引き続き実施した．実証試験観測は，7月末から8月初めにかけて，伊豆小笠原ベヨネーズ海丘および明神海丘にて実施し，定高度航行による重力値計測の他に，重力偏差計のための測線を設定し，計測を行ったことが特徴である．現在，データ処理を実施中であるが，良好な結果が得られている．

(3) 共同研究による海底観測研究

(3-1) 南西諸島における広帯域地震計による低周波地震・微動モニタリング研究

南西諸島域では，島弧全体にわたって，浅部プレート境界において，低周波微動，超低周波地震，短期的スロースリップの活動が活発であることがわかってきた．これらの低周波イベントは，プレートのカップリングと密接に関連していると考えられている．そこで，低周波イベント活動および微小地震を含む地震活動の正確な把握を目的として，南西諸島海溝域における海底地震観測を2015年から開始した．南西諸島域の大部分は海域となっており，常設の地震観測点が少ないために，海底観測点を追加することにより，効果的な地震観測網を構築できる．観測域には，島嶼観測網からスロースリップや低周波イベントの発生が推定されている南西諸島海溝中部とした．2015年1月に広帯域海底地震計，長期観測型海底地震計を設置して，観測を開始した．本観測では，一部の海底地震計に，固有周期20秒の地震計を用いていることが特徴である．また，全体の活動を把握するために，広域の地震観測網を構築した．設置した海底地震計を，2015年8月に回収する共に，ほぼ同程度の地震観測網を維持するために，新しい海底地震計の設置を行い，観測を継続した．2016年は，8月に前年に設置した海底地震計を回収すると共に，微動活動が活発な奄美大島東方海域に，観測点間隔30km程度の観測網を新たに構築し，観測を開始した．これまでに回収されたデータには，低周波微動と超低周波地震活動が記録されている．なお，本研究は，公益財団法人地震予知総合研究振興会，京都大学防災研究所との共同研究である．

(4) 海底地震地殻変動観測システム開発

(4-1) ICTを用いた光ケーブル式海底地震・津波観測システムの三陸沖への設置

これまでの光ケーブル海底地震・津波観測システムは，海底通信技術を用いた高信頼性システムであるが，コスト面や運用面での欠点がある．そのため，データ伝送とシステム制御にICTを用いたシステムを新たに開発し，その1号機を新潟県粟島近海に設置した．このシステムは，データ通信の冗長性を備え，より低コストで，小型・軽量であることが特徴である．2号機に関しては，既設の三陸沖光ケーブル海底地震・津波観測システムの更新システムとして，開発・製作した．2号機は，地震計と津波計を装備した観測点を2点，地震計と拡張ポートを装備した観測点を1点設置し，全長は約110 kmである．拡張ポートは，PoE I/Fを用いており，設置後，無人探査機などにより，新たなセンサーを接続できる．観測装置は30 kmまたは40 kmの間隔であり，設置時には，拡張ポートにデジタル出力型高精度水圧計を接続した．2015年9月に，岩手県釜石市沖へ2号機の設置を行った．システムの設置は，通信用海底ケーブル設置に用いられている海底ケーブル敷設船を利用した．このシステムの設置により，釜石市沖は，三陸沖光ケーブル海底地震・津波観測既設システムと併せて，空間的に高密度なリアルタイム海底地震・津波観測網が構築された．2016年は引き続き，観測を継続すると共に，主に陸上局付近でのケーブル保守を実施した．

(4-2)小型広帯域海底地震計の開発

長期観測型海底地震計は，実用化され，多数の実績を持っており，繰り返し観測の手法により，モニタリング観測が可能となった．この長期観測型海底地震計の地震計センサーは，三成分高感度短周期速度計であり，その固有周波数は1Hzである．通常の地震観測には，十分な帯域であるが，近年着目されている浅部低周波微動や超低周波地震を観測するには，やや帯域が不足である．近年，小型で低消費電力であり，固有周期が20秒または120秒である広帯域地震計が利用可能になってきた．そこで，この地震計センサーを長期観測型海底地震計に組み込むために，新しくレベリング装置を開発し，小型広帯域海底地震計を試作した．今後，試験観測を実施する予定である．

(4-3) センサー埋設型海底地震・傾斜計の開発研究

地震研究所海半球観測研究センターにおいて開発された地震計センサーを海底下に埋設する地震観測システムを利用して，海底で傾斜を計測するシステムを，海半球観測研究センターと共同して，開発・実用化を進めている．