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

利用海底电缆分布式声学传感开发高空间密度长期地震观测系统

• 批准号: 22K03773
• 负责人: 篠原 雅尚
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03773/
• 关键词: 分散型音響センシング; 海底ケーブル; 地震観測システム; 光ファイバー計測; 海底地震観測

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。

In recent years, optical フ ァ イ バ itself を セ ン サ と し て in い る light フ ァ イ バ dispersible sound セ ン シ ン グ (DAS) measuring が be in turn さ れ, earthquake 観 に も trial さ れ て い る. DAS measuring は light フ ァ イ バ measuring technology の つ で, short space に い interval number (m) で measuring が may で あ り, long and possibly な に metering さ は, 100 km に し て い る. <s:1> れ, the seismograph を number m interval で, the <s:1> た long baseline is set, and the <s:1> アレ 観 観 観 観 観 is measured in the same way as じである. こ の gimmick を submarine ケ ー ブ ル に applicable す る こ と に よ り, undersea に お け る high-density の デ ー タ 収 set が may で あ り, メ ー ト ル オ ー ダ ー で の high-precision seismic source decision, time - を 検 out で き る レ ベ ル の high decomposition can construct decision な ど が expect さ れ る. し か し な が ら, status の DAS measuring シ ス テ ム は, physical probing な ど を purpose と し て お り, long-term 観 が consider さ れ て い な い. Purpose this study の は, DAS measuring に よ る stationary な 観 を measuring earthquake may に す べ く city vendor の DAS の determination of partial を measuring device using し て long-term 観 measurement may be な シ ス テ ム を open 発 す る こ と で あ る. Earthquake モ ニ タ リ ン グ 観 measuring に は, several years の 観 が necessary during measuring で あ る が, now の DAS measuring シ ス テ ム の generated す る デ ー タ は swelled で あ り, そ の ま ま デ ー タ を save す る こ と は difficult し い. そ こ で, massive デ ー タ を using し て now progress の あ る ビ ッ ク デ ー タ gimmick に よ り crustal activity モ ニ タ リ ン グ に necessary な イ ベ ン ト part の 検 try out を み て, デ ー タ less を め ざ す. This research project で は, long-term が 観 test may even 続 earthquake な シ ス テ ム と し て, 1) リ ア ル タ イ ム デ ー タ 伝 send, 2) イ ベ ン ト デ ー タ accumulation, 3) リ モ ー ト デ ー タ read 覧 の 3 つ の function を hold つ シ ス テ ム の open 発 う を line. 2022 annual は, written シ ス テ ム の line design を う と に, シ ス テ ム open 発 に な necessary test デ ー タ の 収 set と し て, in October 2022 と に in February 2023, the earthquake research institute に import さ れ た DAS meter sensor に よ り, undersea ケ ー ブ ル を with い た DAS 観 を measurement be applied し た.

项目成果

Subsurface Imaging with Ocean‐Bottom Distributed Acoustic Sensing and Water Phases Reverberations

• DOI: 10.1029/2021gl095287
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Z. Spica;J. Castellanos;L. Viens;Kiwamu Nishida;T. Akuhara;M. Shinohara;Tomoaki Yamada

分散型音響センシング計測と三陸沖海底光ケーブル観測システムによる地震観測

利用分布式声学传感测量和三陆海岸海底光缆观测系统进行地震观测

• 发表时间: 2022
• 期刊: 月刊地球
• 作者: Viens Loic;Bonilla Luis Fabian;Spica Zack J.;Nishida Kiwamu;Yamada Tomoaki;Shinohara Masanao;篠原雅尚・山田知朗・悪原岳・望月公廣・酒井慎一
• 通讯作者: 篠原雅尚・山田知朗・悪原岳・望月公廣・酒井慎一

三陸沖海底光ケーブルを用いた分散型音響センシング計測による制御震源と地震記録の特性

使用三陆海岸海底光缆进行分布式声学传感测量的受控震源和地震记录的特征

• 发表时间: 2022
• 作者: 篠原 雅尚;山田 知朗;高野 洋輝;蔵下 英司;仲田 理映;望月 公廣;悪原 岳;酒井 慎一
• 通讯作者: 酒井 慎一

Simultaneous seafloor seismic observation by distributed acoustic sensing and accelerometer using off-Sanriku optical cable observation system

使用离三陆光缆观测系统通过分布式声学传感和加速度计同步海底地震观测

• 发表时间: 2023
• 作者: Shinohara;M.;T. Yamada;T. Akuhara;K. Mochizuki and S. Sakai
• 通讯作者: K. Mochizuki and S. Sakai

Development of seismic interferometry analysis for DAS data on a seafloor cable to determine shallow S-wave velocity structure with spatially high resolution

开发海底电缆 DAS 数据的地震干涉分析，以确定具有空间高分辨率的浅层 S 波速度结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 福島 駿;篠原 雅尚;西田 究;竹尾 明子;山田 知朗;蓬田 清
• 通讯作者: 蓬田 清