巨大地震に伴う重力変化と地球の粘弾性構造―重力観測衛星GRACEを用いた研究

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本研究の目的は、重力観測衛星GRACEから得られる地震に伴う重力変化から、断層滑りと地球の粘弾性構造を求めることである。前年度は、地震前後のGRACE及びGPSデータから、余効滑りの時空間発展とマントルの粘性率を同時にインバージョン推定する計算スキームを作成し、2004年スマトラ地震に伴うGRACE及びGPSデータから、マントルの粘性率と余効滑りモデルを求めることに成功した。一方で、用いたGRACEデータの誤差特性から、GRACEデータがM9級の巨大地震にしか応用できないことも示された。そこで、平成23年度は、米国NASAへ出張し、GRACE Level 1Bデータの解析を行った。Level1Bデータは、昨年まで用いたLevel2データよりも低次のプロダクトで、データ処理が複雑な一方、震源地域に適した重力場推定法を選ぶことができるため、重力変化をより高い分解能で得ることができる。申請者は、GRACE Level1Bデータから重力場を求める基本的な計算コードの作成と、それを応用した次期重力観測衛星DECIGO Pathfinderの重力観測の数値シミュレーションを行った。欧米の一部の機関しか保有しないLevel1Bデータの解析手法をこの課題で得たことは、先進的なデータ解析や将来の重力観測衛星の設計を可能とする点で重要性が高い。また、課題実施最終年度として、研究を総括する論文を作成した。GRACEから得られる地震に伴う重力変化は、陸海域両方の地殻変動情報を反映するため、従来の地上観測では捉えられなかった余効変動の全体像をとらえ、GRACEと地上観測データを合わせて解くことで粘弾性緩和と余効滑りのシグナルを分離して求めることができることが明らかとなった。このことは、地球の粘弾性構造や余効滑りの時空間発展の推定に、GRACEデータが有用であることを示した点で、重要な成果となった。