Development of high spatial-density long-term earthquake observation system using seafloor cable with distributed acoustic sensing

近年、光ファイバ自身をセンサとして用いる光ファイバ分散型音響センシング(DAS)計測が実用化され、地震観測にも試行されている。DAS計測は光ファイバ計測技術の一つで、空間的に短い間隔(数 m)で計測が可能であり、同時に計測可能な長さは、100 kmに達している。これは、地震計を数m間隔で設置した長基線のアレイ観測と同じである。この手法を海底ケーブルに適用することにより、海底における高密度のデータ収集が可能であり、メートルオーダーでの高精度震源決定、時間変化を検出できるレベルの高分解能構造決定などが期待される。しかしながら、現状のDAS計測システムは、物理探査などを目的としており、長期観測が考慮されていない。本研究の目的は、DAS計測による定常的な地震観測を可能にすべく市販のDAS計測装置の測定部分を利用して長期観測可能なシステムを開発することである。地震モニタリング観測には、数年以上の観測期間が必要であるが、現在のDAS計測システムの生成するデータは膨大であり、そのままデータを保存することは難しい。そこで、大量データを利用して現在進展のあるビックデータ的手法により地殻活動モニタリングに必要なイベント部分の検出を試みて、データ量減少をめざす。本研究計画では、長期連続地震観測が可能なシステムとして、1) リアルタイムデータ伝送、2）イベントデータ蓄積、 3) リモートデータ閲覧の3つの機能を持つシステムの開発を行う。2022年度は、上記システムの設計を行うと共に、システム開発に必要な試験データの収集として、2022年10月と2023年2月に地震研究所に導入されたDAS計測器により、海底ケーブルを用いたDAS観測を実施した。

近年、光ファイバ自身をセンサとして用いる光ファイバ分散型音響センシング(DAS)計測が実用化され、地震観測にも試行されている。DAS計測は光ファイバ計測技術の一つで、空間的に短い間隔(数 m)で計測が可能であり、同時に計測可能な長さは、100 kmに達している。これは、地震計を数m間隔で設置した長基線のアレイ観測と同じである。この手法を海底ケーブルに適用することにより、海底における高密度のデータ収集が可能であり、メートルオーダーでの高精度震源決定、時間変化を検出できるレベルの高分解能構造決定などが期待される。しかしながら、現状のDAS計測システムは、物理探査などを目的としており、長期観測が考慮されていない。本研究の目的は、DAS計測による定常的な地震観測を可能にすべく市販のDAS計測装置の測定部分を利用して長期観測可能なシステムを開発することである。地震モニタリング観測には、数年以上の観測期間が必要であるが、現在のDAS計測システムの生成するデータは膨大であり、そのままデータを保存することは難しい。そこで、大量データを利用して現在進展のあるビックデータ的手法により地殻活動モニタリングに必要なイベント部分の検出を試みて、データ量減少をめざす。本研究計画では、長期連続地震観測が可能なシステムとして、1) リアルタイムデータ伝送、2）イベントデータ蓄積、 3) リモートデータ閲覧の3つの機能を持つシステムの開発を行う。2022年度は、上記システムの設計を行うと共に、システム開発に必要な試験データの収集として、2022年10月と2023年2月に地震研究所に導入されたDAS計測器により、海底ケーブルを用いたDAS観測を実施した。