（1）地震・電磁気・測地観測網（海半球観測ネットワーク）の展開・維持

（1-1）海洋島地震観測網

　ジャヤプラ（インドネシア），パラパト（インドネシア），デジャン（韓国），ポナペ（ミクロネシア），マジュロ（ミクロネシア），犬山（日本），石垣（日本），パラオ（パラオ），バギオ（フィリッピン），父島（日本），カメンスコエ（ロシア），サパ（ベトナム），ハイフォン（ベトナム），ビン（ベトナム）の9ヵ国14定常観測点における観測を, 海洋研究開発機構と共同で継続した．このうちマジュロ（ミクロネシア），父島（日本），カメンスコエ（ロシア）を除く11観測点からはリアルタイムで地震波形データを収集した.

（1-2）海洋島電磁気観測網

　ポナペ（ミクロネシア連邦），アテーレ（トンガ王国），モンテンルパ（フィリピン），カンチャナブリ（タイ），ワンカイヨ（ペルー），南鳥島の各観測点における地磁気3成分と全磁力の観測を海洋研究開発機構と共同で継続した．得られた地磁気三成分確定値は，人工衛星によって観測された磁場データとともに，グローバル地球磁場モデルの作成に用いられている．また，2022 年までの観測値の公開準備を行った．

2022年1月15日に発生したフンガ・トンガ=フンガ・ハアパイ火山大規模噴火前後のアテーレおよびアピア（サモア，インターマグネット地磁気観測点）における磁場変化の比較から，アテーレで観測された2時間程度の時間スケールを持つ磁場変化の一部は噴火に伴って電離層内に誘導された局所的な電流によること，また，アテーレとアピアで同時かつ同程度の振幅で観測された変化は噴火には関係のない外部起源磁場変化である可能性が高いことを示した．

（1-3）海底ケーブルネットワークによる電位差観測

　フィリピン－グアム，二宮沖－グアム（TPC-1），グアム－沖縄（TPC-2），上海沖－苓北（上海ケーブル）の海底ケーブルについて電位差観測を継続し，これらの電位差に含まれる長期変動成分の解析を継続して行った．電位差成分の永年変動（時間１階微分）と，短期主磁場変動や海流変動との関連の調査を継続した．また，これまでに行なってきた，電位差変動から地下電気伝導度構造の推定を目的とした電磁誘導数値モデリング手法の開発に加え，マントル最下部電気伝導度構造によるコアダイナミクスへの影響を評価するモデルの開発に着手した．

（2）海半球観測網を補完する長期アレイ観測

（2-1）海底地震観測

　海底観測網直下の構造を浅部から深部まで決定する「広帯域海底地震探査」の手法開発を継続して行った．周期3–30秒においては地震波干渉法を，周期30–100秒においては遠地地震のアレイ解析手法をもちいることで，地震波異方性も含めた深さ10–150 kmの構造の定量的な議論が，浅部の構造を仮定せずに行うことが可能となった．また，位相速度測定が困難であった海洋底を伝播する Love波の新たな測定手法を開発し，実用的な精度でのLove波の基本モード位相速度の測定を実現させた．

海底広帯域地震計の高度化するため微差圧計を追加し，Oldest-1アレイ観測より標準仕様として使用している．この追加により，傾斜ノイズ除去に加え，海中重力波起源のノイズを除去することで，30以上の長周期上下動成分のノイズレベルを最大20dB低減できるようになった．

 本センターが実施した海底地震観測の記録は，2014-2016年に観測を実施したオントンジャワ・アレイまでの記録がOHPデータセンターより公開済みである．本年はOldest-1アレイ観測記録・チリ三重会合点での観測記録を新たに公開した．

（2-2）海底電磁気観測

　三陸沖日本海溝では，太平洋プレートの沈み込みに伴う変遷と地震発生との関連を電磁気学的手法と熱学的手法で解明することを目的とした研究を，2007年よりJAMSTECと共同で進めた．またこの海域での観測は，2009年度以降は，「地殻流体」計画の一環として継続している．2012年度までに海溝軸を横切る複数の測線上の合計31観測点でデータを取得し，2次元構造解析を進めている．なお，本研究で2010年に設置したOBEMは，2011年3月11日の東北沖地震に伴って生じた大津波によって誘導された磁場変動を記録しており，巨大振幅津波の波源域推定に貢献した（Ichihara et al., 2013, Earth Planet. Sci. Lett.）．東北地震の震源域および日本海溝を横断する2次元電気伝導度構造を推定したところ，太平洋プレートと上盤プレートの境界面付近の構造に注目すると，沈み込み直後の境界面近傍に顕著な高電気伝導度領域が存在すること，深部に移動すると低電気伝導度に遷移することをが明らかとなった．これは，含水率の違いを反映していると解釈でき，2011年の東北太平洋沖地震の断層破壊が海溝付近まで伝搬したことに影響していると推察される（Ichihara et al., 2023）．更に2013年4月から8月にかけて，新潟・秋田県沖日本海でも6台のOBEMを用いた観測を行った．同時に周辺の島で観測したデータ，過去に秋田県沖日本海で取得したデータを加えて3次元解析が進行中である．これらの観測データを統合的に解析し，最終的には日本海溝から日本海にかけての島弧断面の電気伝導度構造を明らかにすることを目指している．

観測開発基盤センターと共同し，ニュージーランド北島ヒクランギ沈み込み帯で繰り返し観測されるスロースリップイベントに伴う電気的な構造変化の抽出を目的とした，長期の海底電磁気観測を開始した．この観測のためにOBEMに新たな計測モードを追加し，また電池用耐圧容器を大きくして，電位差計測をハイサンプリングで１年間継続できる仕様に改造した．改良したOBEM3台を，定期的にスロースリップイベントが観測されている海溝陸側斜面に設置して，2023年11月より計測を開始した．2024年秋にこれらのOBEMを回収し，電池を詰め替えたのちに再設置して，現在2年目の観測を継続中である．2024年12月には，観測海域で2009年以来の大規模なスロースリップイベントが発生しており，現在展開中のOBEMがこのスロースリップイベントに関連した信号を記録していることが期待される．

（3）海半球ネットワークデータの編集・公開

　Boulder Real Time Technologies社のAntelopeというソフトウェアを用い，オーストラリア地質調査所，台湾中央研究院地球化学研究所，及びIRISとリアルタイムデータ交換を継続した.

　各種機動観測データの公開を継続した．定常観測点データに関しては，海洋研究開発機構と共同で，広帯域地震データ，GPSデータ，電磁気データの公開を継続した.

（1）次世代の海底地震・測地観測システムの開発

　本所において共に海域地震観測を行う観測開発基盤センターと共同し，海底地震観測の高度化として複数次元での観測帯域拡大を進めている．現在，広帯域地震観測での機器の高機能化，機動的海底観測での測地学的帯域への拡大，および水深6000mを越える超深海域での長期広帯域地震観測の実現，の3項目を具体的課題として機器開発を実行中である．

　広帯域海底地震計（BBOBS）の平均的ノイズレベルを評価すると，長周期側での水平動のノイズレベルが陸上観測点での統計的上限に対して数倍以上高い．この対策として，低背なセンサー部をデータ記録部から独立させ海底面に突入させて自己埋設する構造の新型広帯域海底地震計（BBOBS-NX）を，ROV等の潜水艇による支援（設置・回収時）を要する運用方式で実用化した．2010年以降での複数の観測結果から，陸上観測点並のノイズレベルが確保できることを確認した．更に，このBBOBS-NXと同等の観測がROVを使用せず，自律動作により可能となる次世代機（NX-2G）の開発研究を科研費基盤研究(A)の補助を受け2015年から進めた．2016年10月にNX-2G試験機での実海域試験を実施，2017年4月に福島県沖日本海溝陸側斜面にて，既設置のBBOBS近傍にNX-2G試験機を設置，長期試験観測を開始し，2018年10月に回収，基本的な自律動作の機能が想定通りであることを検証した．更なる改良によるデータの質向上を確認するため，再試験を2024年9月に熊野灘において開始した[図5]．後述の超深海用海底地震計（NUDOBS）と併せ，2025年度後半に回収する予定である．

　また，BBOBS-NXを基に，機動的に広帯域地震・傾斜同時観測を行うBBOBST-NXの開発・実用化を進めると共に，海底での条件次第ではこれまでのBBOBSでも傾斜変動が計測可能であることも，複数地点での試験的観測データにより分かってきた．使用している広帯域地震センサーの長期間での安定性には問題は無さそうで，観測対象次第では有用と考えられる．2020年10月に，房総半島南東沖に2015年7月に設置したBBOBST-NXを5年ぶりに回収し，2年間の地震・傾斜連続データを得ることに成功した．水温データも4年間分を取得した．これらのデータの解析処理を進めたところ，過去の傾斜観測時には不明確であったBBOBST-NXのセンサー部での温度依存性が明確になり，今後はセンサー内部で精密な温度記録を得て，より高精度な傾斜変動データの取得を狙う．なお，前述したNX-2Gでも傾斜観測は可能であり，機動的で高密度な海底地震・地殻変動観測アレイの実現性が見えてきた．加えて，2020年の上記航海時に設置したBBOBST-NXを，2024年7月に回収した．こちらも，2年間の観測期間中に近傍で海底電磁流速計を設置しており，水温などの海底環境データも併せて取得している．2013年以降，この房総半島南東沖の地点ではのべ5年間の広帯域地震・傾斜データを得ており，今後は海底面での傾斜観測の可能性をより詳細に検討する．

　1990年頃からの課題である，水深6000mを超える超深海域での海底地震観測を実現させるため，2012~2013年に新発想の機構で超深海用海底地震計（NUDOBS）を開発し試験観測の実施後に，水深9200mでの長期観測（2013~2014）を無事開始したが、回収時に無応答で未回収状態である．この推定問題点を解決し，現代的な研究目的に対応する広帯域地震観測が可能な，超深海用広帯域海底地震計（UDBBOBS）の開発を，2021年に科研費（学術変革・分担・代表：田中［2021〜2025］）を得て再開した．UDBBOBSに用いる上で有力な候補となる小型・低消費電力な広帯域地震観測用センサー（Silicon Audio社，203-60）について，実験室での検証試験を行った．2個の同一形式センサーを用いて，それらの内部雑音が無相関であると仮定すると，その平均的雑音レベルが簡単な計算から得られる，という手法により，周期100秒でもNHNM以下と，長周期側での内部ノイズレベルも優秀であることが確認できた．現在，製造会社と低消費電力化・高感度化・粗傾斜データ出力について改修を進めている．加えて，この加速度センサーの低ノイズ性能を活かすため，UDBBOBS専用のデータレコーダーをOBS用の現行品を元に差動入力仕様へ改修した．また，2023年には科研費（挑戦的研究（開拓）・代表：塩原［2023〜2026］）が採択され，UDBBOBSを実現できる見込みが確実になった．2012年に開発したNUDOBSはプロトタイプ機として機構・サイズ的に扱い難い面があったので，今回のUDBBOBSではそれらの点を考慮した機構設計を進め，地震観測機能を内包する耐圧容器の設計も新しい加速度センサーに合わせて行った．2024年9月，前述したNX-2Gの再試験観測と同一地点で，実地機能試験を開始した．両者の機器とも，着底後に観測状態へ移行したことは音響通信での応答から推測出来たが，実際の海底での状況を視認するための潜航調査を2025年2月に実施した．

図5　2024年9月に設置・2025年2月に，「ハイパードルフィン」で観察したNX-2Gの観測状態．下方のセンサー部と中心部の錘が堆積層に深く埋もれている．また，水中ケーブルの立ち上がりをセンサー部から離すための仕組みは，降下中にケーブルを抑え観測状態ではケーブルを離す役割である水色のカゴは適切に動作していたが，ケーブルは抑えに使った輪ゴムが伸びきらず，ケーブルが出切っていなかった．

（2）最先端の海底電場観測装置(EFOS)の開発

　電磁気探査の到達可能深度は，測定する電磁場変動の周期によって制御される．OBEM観測データのインバージョンによる最大探査深度は，周期1日以上で電場のS/Nが悪くなるために上部マントルの数百kmに限定される．新しい長基線電場観測装置（EFOS）は，1 km 以上の長いケーブルを海底に展張して良質な長周期電場データを取得する目的で開発された．上記「ふつうの海洋マントル計画」では，海域Aに合計3台のEFOS-2 （ケーブル長 2 km）と1台のEFOS-6（ケーブル長 6 km）を設置し，2014年9月に3台のEFOS-2を，2015年9月に1台のEFOS-6を回収した．観測点NM16に設置したEFOS-2[図6]とOBEMの電場データのノイズスペクトルを比較すると，105秒よりも長い周期でEFOS-2のノイズが約1桁低いことが示された．このデータを用いて遷移層の電気伝導度を求め，地震波のレシーバ関数解析結果と統合して，遷移層に存在しうる水の量の上限を推定することができた．

　EFOSによる観測を世界中の様々な海域で実施できれば，遷移層の水のグローバルな分布を明らかにすることが可能となり，地球内部に含まれる水の総量や，地球の進化に関する議論を促進することが期待される．しかし現状のEFOSは，設置および回収に無人探査機（ROV）を必要とし，このことがEFOS観測のグローバル展開を困難にする要因となっている．現在のEFOSは耐圧容器にガラス球を用いているために深海有人探査機での取り扱いができない．2017年度はこの点を改善して有人探査機でも扱えるよう，耐圧容器を金属製に変更した．2018年度および2019年度には，科研費基盤研究(B)により有人探査機による展張・回収システムを検討し，作成した．このシステムを有人潜水調査船「しんかい6500」により設置する観測航海がこれまでに２度採択された（2019年8月・小笠原海盆，2021年6 月・伊豆諸島青ヶ島東方沖）が，いずれも海況の不良により，機器設置を行うことができなかった．次回の設置機会に向けて，さらなる開発と観測準備を継続している． 

深海でのEFOSの設置・回収作業が可能な有人／無人探査機は，世界中を見ても極めて数が限られる．一方，マニピュレータがないため複雑な作業はできないが，深海底でケーブルを展張する機能はある各種曳航体が使用可能な研究船は，多くの国で保有している．これらの曳航体を用いた設置・回収が可能になれば，EFOSによる観測の機会が格段に増えることが期待される．我々は，深海曳航体（ディープトウ）によって設置／回収できるよう，EFOSの全面的設計変更を行い，このシステムについても本格的な開発を進めている．

図6　「かいこう7000II」によって撮影されたNM16に設置したEFOS．2014年9月17日，記録計の入った耐圧容器が回収された．