Real-time monitoring of marine volcanic activities using remote seafloor observatories

使用远程海底观测站实时监测海洋火山活动

基本信息

批准号：
20K21066
负责人：
松本浩幸
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

海域火山（火山島および海底火山）は、火山活動のグランド・トゥルースが取得しにくく、噴火の予測や早期検知が困難なことが課題となっている。本研究では、水中音波が遠方まで伝播する特性に着目して、既存の海底観測ネットワークを利用して海域の火山活動をリモート監視する手法を考案する。本研究では、包括的核実験禁止条約機関（CTBTO）のハイドロフォンアレイによる水中音波の観測データを海域火山活動のグランド・トゥルースとすることから、CTBTOの科学者と協力して海域火山活動に関連するデータ収集と解析を進めた。2018年に噴火したパプアニューギニアのKadovar火山は、火山噴火に加えて一連の活動で成長した溶岩ドームが崩壊し津波を励起した複合的な火山活動であった。近傍の観測機器は十分でないものの、住民による目撃や火山活動の時刻を同定できる写真がドキュメント（エビデンス）として存在した。CTBTOの水中音波観測点のデータを精査して、Kadovar火山の活動推移や溶岩ドーム崩壊の発生時刻の同定を行った。火山噴火に起因する水中音波が地震とは区別できることや海底地すべりにともなう水中音波の周波数特性や継続時間の特徴など、海域火山に特有の現象理解を進めた。本研究を通じて、CTBTOの科学者と技術的な議論をしたことで、ハイドロフォンのデータ解析に不可欠な機器特性の補正が可能となった。2023年度には、CTBTO主催の科学技術に関する会議や水中音波に関する国際会議が開催されるので、これらに参加して海域で発生する地震や火山活動に関連する水中音波について、科学的な意見交換をする予定である。

对于海洋火山（火山岛和海底火山）来说，很难获得火山活动的地面实况，使得喷发预测和早期发现变得困难。在这项研究中，我们重点关注水下声波长距离传播的特性，并设计了一种利用现有海底观测网络远程监测海洋火山活动的方法。在这项研究中，我们将使用全面禁止核试验条约组织（CTBTO）水听器阵列的水下声波观测数据作为海洋火山活动的地面实况，因此我们将与CTBTO科学家合作，提供与海洋火山活动相关的信息我们继续进行数据收集和分析。 2018年爆发的巴布亚新几内亚卡多瓦尔火山是一次复杂的火山事件，除了火山喷发之外，由于一系列活动而长大的熔岩穹顶倒塌并引发了海啸。尽管附近的观察设备不足，但有居民目击的文件（证据）和照片可以确定火山活动的时间。通过仔细检查禁核试组织水下声波观测点的数据，我们确定了卡多瓦尔火山的活动趋势以及熔岩穹顶塌陷发生的时间。我们加深了对海洋火山特有现象的理解，例如区分火山喷发和地震引起的水下声波的能力，以及与海底滑坡相关的水下声波的频率和持续时间特征。通过这项研究，与禁核试组织科学家的技术讨论使得纠正水听器数据分析所必需的设备特性成为可能。 2023年，禁核试组织将举办科技会议和水下声波国际会议，我们希望参加这些会议，就与海洋地震和火山活动有关的水下声波交流科学意见我们计划这样做。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hydroacoustic observations using Distributed Acoustic Sensing technology on a fiber-optic submarine cable

在海底光纤电缆上使用分布式声学传感技术进行水声观测

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Matsumoto;Eiichiro Araki;Toshinori Kimura;Gou Fujie;Kazuya Shiraishi;Takashi Tonegawa;Koichiro Obana;Ryuta Arai;Yuka Kaiho;Yasuyuki Nakamura;Takashi Yokobiki;Shuichi Kodaira;Narumi Takahashi;Robert Ellwood;Victor Yartsev;and Martin
通讯作者：
and Martin

Hydroacoustic Signals Originating from Marine Volcanic Activity at Kadovar Island, Papua New Guinea, Recorded by the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty International Monitoring System

DOI：
10.1007/s00024-022-03096-8
发表时间：
2022-07
期刊：
Pure and Applied Geophysics
影响因子：
2
作者：
H. Matsumoto;M. Zampolli;G. Haralabus;J. Stanley;James Robertson;N. Özel
通讯作者：
H. Matsumoto;M. Zampolli;G. Haralabus;J. Stanley;James Robertson;N. Özel

Interpretations of hydrodynamic pressure observations during an earthquake

地震期间动水压力观测结果的解释

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Matsumoto;Hiroaki Kajikawa;Keisuke Ariyoshi;Narumi Takahashi;Eiichiro Araki
通讯作者：
Eiichiro Araki

Characteristics of seismic signals associated with the hydrothermal system beneath a giant submarine caldera

巨型海底破火山口下热液系统地震信号特征

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahisa Shiraishi;Yuta Muto;Yoshiharu Ito;Takanori Kiguchi;Kazuhisa Sato;Masahiko Njishijima;Hidehiro Yasuda;Hiroshi Funakubo;Toyohiko J. Konno;Hiroko Sugioka
通讯作者：
Hiroko Sugioka

水平成層構造での海面～海中における水中音響波形計算―海水層による増幅・減幅の影響評価－

水平分层结构中从海面到水下的水下声波波形计算 -海水层放大和衰减影响的评估-

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujie;G.;S. Kodaira;Y. Nakamura;J. P. Morgan;A. Dannowski;M. Thorwart;I. Grevemeyer;S. Miura;仲西理子・Liu Xin・Qin Yanfang・藤江剛・汐見勝彦・小平秀一・高橋成実・中村武史;中村武史;仲西理子・Qin Yanfang・Liu Xin・藤江剛・汐見勝彦・小平秀一・高橋成実・中村武史・富士原敏也;中村武史・竹中博士
通讯作者：
中村武史・竹中博士