平成24（2012）年度　一般研究１実施報告書

課題番号	24−共研−1007	分野分類		統計数理研究所内分野分類		a
				主要研究分野分類		4
研究課題名	固体地球と大気の相互作用メカニズム解明を目的とした数値シミュレーションと観測データの統合研究
フリガナ 代表者氏名	ナガオ ヒロミチ 長尾 大道		ローマ字		Nagao Hiromichi
所属機関	統計数理研究所
所属部局	データ同化研究開発センター
職　　名	特任准教授

研究目的と成果（経過）の概要

　地球は大きく分けて固体地球・海洋・大気から構成されており、固体地球は内核・外核・マントル・地殻に、海洋は超深海層・深海層・漸深層・中深層・表層に、大気は対流圏・成層圏・中間圏・熱圏に分けられ、それぞれの中でもさらに細分化されるという、極めて多様な階層構造が形成されている。以前は、理論的に予想されながらも観測的証拠に乏しかった各階層間の物理的相互作用のメカニズムが、近年の地球物理観測技術の発達および大規模観測網の整備により捉えられるようになってきた。固体地球と大気の相互作用に焦点を絞ると、地震静穏時にも固体地球が常時自由振動していることや、大地震の発生によって大気中に音波が励起され、ついには高度数十〜数百キロメートルの電離層にまで達するという現象が知られている。特に、2011年東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）の際には、津波起源の音波によって励起されたと考えられる大気変動ならびに電離層変動が捉えられたことが報告されている。大気中の音波速度は、津波の伝搬速度よりもずっと速いため、これらの観測を強化することにより、津波の規模等の情報を到達前に予測する「津波早期警戒システム」の構築に貢献することが期待されている。
　本研究では、大地震が起こった際に大気中に励起される「地震音波」を題材に、2008年に起きた岩手・宮城内陸地震に伴う微気圧変動に対して、ノーマルモードによる数値シミュレーションと微気圧データを融合するデータ同化を適用し、断層に関する物理パラメータを推定する一方法について提案した。本地震は、M7クラスの典型的な逆断層型内陸地震であり、約30kmの長さを持つ断層のほぼ北端に位置する震源から破壊が始まり、毎秒2kmを越える速度で南南西方向へ破壊が伝搬していったと考えられている。データ同化の結果、本地震の震源の最適な深さは約4kmと、地震波インバージョンが得られたこれまでのモデルよりもやや浅く求まった。震源の深さに対する微気圧変動の振幅の敏感性を活かすことにより、本地震のような浅発地震については、地震データと微気圧データの同時解析によって震源の深さをより精度良く決めることが可能となった。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

○論文発表
1. 長尾大道, 小林直樹, 深尾良夫, 樋口知之, 石原靖, 坪井誠司
　微気圧変動データ同化による2008年岩手・宮城内陸地震の断層パラメータの推定
　月刊地球, Vol. 34, No. 10, 566-573, 2012.

2. 長尾大道, 冨澤一郎, 家森俊彦, 金尾政紀, 徳永旭将, 樋口知之
　菅平微気圧観測とその初期解析
　月刊地球, Vol. 34, No. 10, 580-584, 2012.

3. Nagao, H. and T. Higuchi
　Data assimilation of the Earth's atmospheric and ionospheric oscillations excited by large earthquakes
　The Proceedings of 15th International Conference on Information Fusion, 2012.

○学会発表
1. 長尾大道, 冨澤一郎, 家森俊彦, 金尾政紀, 徳永旭将, 樋口知之
　Coseismic atmospheric and ionospheric variations detected at the Sugadaira Space Radio Observatory
　地球電磁気・地球惑星圏学会, 札幌, 2012年10月20日（招待講演）

2. 長尾大道, 冨澤一郎, 家森俊彦, 金尾政紀, 徳永旭将, 樋口知之
　地殻活動起源の大気変動をモニタリングするための微気圧連続観測
　日本地球惑星科学連合2012年大会, 千葉, 2012年5月23日（ハイライト論文に選出）

3. 長尾大道, 小林直樹, 深尾良夫, 冨澤一郎, 樋口知之
　大地震によって励起される大気変動および電離層変動のモデリング
　日本地球惑星科学連合2012年大会, 千葉, 2012年5月23日

4. H. Nagao and T. Higuchi
　Data assimilation of the Earth's atmospheric and ionospheric oscillations excited by large earthquakes
　The 15th International Conference on Information Fusion, Singapore, Jul. 12, 2012.

5. H. Nagao and T. Higuchi
　Fault parameter estimation from coseismic infrasound variation excited by a large earthquake
　European Geosciences Union General Assembly 2012, Vienna, Austria, Apr. 26, 2012.

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
小林 直樹	宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所
深尾 良夫	海洋研究開発機構