Soil water measurements with cosmic-ray showers for better correction of gravity data at active volcanoes

利用宇宙射线簇射进行土壤水测量，以更好地校正活火山的重力数据

• 批准号: 19K14810
• 负责人: 西山 竜一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K14810/
• 关键词: 宇宙線; 土壌水分; 地下水; 火山; 重力; 電磁カスケード; 宇宙線電磁成分

本研究は，宇宙線電磁成分の強度を測定することにより土壌水分量を測定する技術の確立を目指している．2019年度までの測定で，坑道内で測定された電磁成分強度が降雨量に応じてわずかに減少することを確認していた．2022年度は，2021年度に引き続き(1)土被りの分厚い別の坑道での測定，(2)2019年度までの測定結果の論文化の2点に取り組んだ．(1)2021年7月に京都大学防災研究所が保有する郡山観測室の坑道（鹿児島市）に宇宙線検出器を移設した．2022年度はこの検出器による1年間のデータ取得を行った．その結果，電磁成分の日別カウント数は大気圧および気温の変動と連動していることが分かった．回帰分析によってこれらの大気による効果を取り除くと，日別カウント数は24時間雨量に従って減少していることが分かった．これらは我々の過去の事例とも整合している．(2)2019年度までの測定データの論文化に取り組んだ．論文では，桜島有村観測坑道で測定された電磁成分強度の日別変動について報告した．具体的には，電磁成分強度の大気による擾乱（大気圧・水蒸気圧）を回帰分析によって補正すると，48時間雨量に応じて減少していることを報告した．雨量1cmあたりの減少量は0.035%±0.006%(統計誤差)±0.004%(系統誤差)であった．この結果を，水タンクによる室内較正試験およびモンテカルロシミュレーションの結果と比較する形でまとめた．また，近年発展が著しい中性子を用いた土壌水分測定方法と本提案手法の比較などを行った．

这项研究旨在通过测量宇宙射线电磁成分的强度来建立一项技术来测量土壤水分含量。直到2019财年的测量结果证实，隧道内部测得的电磁成分强度响应于降雨量而略有下降。在2022财年，与2021财年一样，我们研究了两点：（1）使用另一个带有土壤覆盖的厚地雷的测量值，以及（2）衡量的培养结果到2019财年。（1）2021年7月，宇宙射线检测器被转移到了the nor tunnel（Kagoshima City）的灾难研究所，由Koriyama of Dristion Instuction the Instruction Instruction Instruction Instruction of Korientions Ondervation the Kyot，该研究所拥有的keyot构成了该研究所。在2022财年，使用该检测器收购了一年多的数据。结果，发现电磁成分的每日计数与大气压和温度的波动有关。回归分析表明，当去除这些大气效应时，根据24小时的降雨量减少了每日计数。这些与我们过去的案件一致。 （2）我们在2019财年之前一直致力于测量数据的培养。该论文报告了在Sakurajima Arimura观察矿山测得的电磁成分强度的每日变化。具体而言，我们报告说，当通过回归分析校正电磁成分强度的大气干扰（大气压力和水蒸气压力）时，它响应降雨量48小时而减少。每厘米降雨的减少为0.035％±0.006％（统计误差）±0.004％（系统误差）。这些结果以一种将结果与使用水箱和蒙特卡洛模拟的室内校准测试进行比较的方式进行了汇总。此外，我们比较了使用中子测量土壤水分的方法，中子近年来一直在迅速发展，并提出了该方法。

项目成果

坑道での宇宙線空気シャワー観測による土壌水分量の測定

通过观察矿井中的宇宙射线空气簇射测量土壤湿度

• 发表时间: 2023
• 作者: A. Taketa;R. Nishiyama;K. Yamamoto;and M. Iguchi;西山竜一・武多昭道・山本圭吾・井口正人
• 通讯作者: 西山竜一・武多昭道・山本圭吾・井口正人

Deformation of an infinite elastic cone due to a point pressure source buried on the axis: implications to volcanic deformation

由于埋在轴上的点压力源导致无限弹性锥体的变形：对火山变形的影响

• DOI: 10.1093/gji/ggac379
• 发表时间: 2023
• 期刊: Geophysical Journal International
• 影响因子: 2.8
• 作者: R. Nishiyama

Joint Inversion of Muography and Gravity Data for 3D Density Imaging of Volcanoes (in AGU Monograph "Muography")

用于火山 3D 密度成像的 Muography 和重力数据联合反演（AGU 专着“Muography”）

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Taketa;R. Nishiyama;K. Yamamoto;and M. Iguchi;西山竜一・武多昭道・山本圭吾・井口正人;西山竜一，今西祐一，武多昭道，大久保修平，山本圭吾，井口正人;R. Nishiyama
• 通讯作者: R. Nishiyama

桜島での連続絶対重力測定

樱岛连续绝对重力测量

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Taketa;R. Nishiyama;K. Yamamoto;and M. Iguchi;西山竜一・武多昭道・山本圭吾・井口正人;西山竜一，今西祐一，武多昭道，大久保修平，山本圭吾，井口正人
• 通讯作者: 西山竜一，今西祐一，武多昭道，大久保修平，山本圭吾，井口正人

地形を考慮した宇宙線伝播シミュレーションコード(Geant4により開発)

考虑地形的宇宙射线传播模拟代码（使用Geant4开发）