International joint research on precise frequency comb electromagnetic monitoring technology for phreatic eruption prediction

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日本及びニュージーランドは火山国で、火山防災研究への期待が大きい。水蒸気噴火は、現状ではその前兆を捉えることが困難である。これは、火山体に広がる熱水やガスの分布する構造やその時間変化が、地震や測地の観測から捉えることが難しいことによる。一方、比抵抗は熱水やガスの分布に敏感な物理量であるため、人工電磁場を用いることによって、熱水やガスの分布の時間変動を検知することができる。ニュージーランド国ワイマング地熱地域のインフェルノ火口湖は平均38日周期で湖面が10m上下し、水温も35℃(低水位時)から７５℃（高水位時）まで変動を示すために、熱水系の変動を捉える実験には適したフィールドである。実際の観測に先立って、有限要素法コードを用いた順計算プログラムによって、送受信間距離や、比抵抗構造の概査データをもとに、水蒸気発生による薄い高比抵抗層の出現が捉えられる周波数帯域が、0.1~300Hzであることを確認した。今年度は実験観測用地に関わる許認可手続きから開始した。送信機は、ワイマング地熱地帯から1km程度離れた牧場に設置し、東西300m、南北250mのダイポールを２つを埋設した。GPSにシンクロナイズした任意波形創出装置から3Vppの電圧を出力し、それを８０倍のパワーアンプを用いて電流ダイポールに4Appの電流を流すことができた。波形は、離散的な対数等間隔な周波数からなる。東西および南北のダイポールからは0.1Hzだけずれた波を20秒繰り返しで送信することによって、テンソル応答を取得することができる。受信機については、インフェルノクレータの周辺に１０ヶ所で展開し、各観測点では水平電場２成分を2400Hzでサンプリングしている。今年度末に、送信点および受信点が配置され、本格的な観測の準備が整った。年度末より送受信観測を開始している。送信信号については携帯電話回線でモニターしている。