情報通信技術を用いた電磁場信号処理の高度化と地下構造モニタリングへの適用

利用信息通信技术进行电磁场信号处理及其在地下结构监测中的应用

基本信息

批准号：
18J20941
负责人：
佐藤真也
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地磁気地電流(MT)法は，地下深部の比抵抗構造が可視化可能な物理探査法であり，時間的に変化する地熱地域の地下比抵抗の評価にも応用されている。しかしながら，電磁場(MT)応答関数の地下比抵抗構造に依存した時間的変化を検出することは，次の2点の問題のため困難である。(A)電磁ノイズが観測データに混入すると，MT応答関数の推定誤差が大きくなり，時間的変動分の検出が困難となる。(B) 局所的な電離層電流が流れることで，地上磁場の空間勾配が生じ，MT応答関数は電流源の流れる位置に応じて変化する。本研究はこれらの問題を解決し，MT法は地下比抵抗構造の時間的変化の議論へ応用できることを示した。具体的な成果は次の4点にまとめられる。(1)観測点に対する電流源の位置を変化させながら，磁場の空間勾配に依存して変化するMT応答関数を計算した。(2)観測データに混入した電磁ノイズを除去する手法を開発した。時系列データの過半数がノイズに汚染された場合，従来法での解析は困難だが，本手法を用いることで解析に成功した。(3)地上磁場の空間勾配を，地磁気データのスペクトログラムから評価・抽出可能な手法を新たに開発した。(4)気象庁柿岡地磁気観測所で測定された電磁場データから，(2)の手法を用いて時間的に変化するMT応答関数を導出した。(3)の手法を用いて磁場変動の空間勾配を評価し，電離層電流の位置に応じて変化するMT応答関数を除去した。その結果，MT応答関数の時間的変動は，降雨量に依存することを示した。観測点の地質構造・周波数間での同期性などを考慮すると，MT応答関数の時間的変化は，降雨による表層の比抵抗異常の変化を反映したと解釈できる。そのため，上述の問題(A)・(B)を解決し，地下比抵抗構造の変化に起因するMT応答関数の時間的変化を検出することに成功した。

地磁流（MT）方法是一种可以可视化地下深处电阻率结构的地球物理勘探方法，也应用于评估地热区地下电阻率随时间变化的情况。然而，由于以下两个问题，很难检测依赖于地下电阻率结构的电磁场（MT）响应函数的时间变化。 (A)当电磁噪声混入观测数据时，MT响应函数的估计误差增加，使得难以检测时间波动。 (B) 局部电离层电流的流动产生了地面磁场的空间梯度，并且 MT 响应函数根据电流源的位置而变化。本研究解决了这些问题，并表明MT方法可以应用于地下电阻率结构随时间变化的讨论。具体结果可以概括为以下四点。 (1) 当改变电流源相对于观测点的位置时，我们计算了根据磁场空间梯度而变化的 MT 响应函数。 (2)我们开发了一种去除混入观测数据的电磁噪声的方法。如果超过一半的时间序列数据被噪声污染，用传统的方法很难分析，但我们用这种方法能够成功地分析它。 (3)我们开发了一种新方法，可以从地磁数据谱图中评估和提取地面磁场的空间梯度。 (4) 根据日本气象厅柿冈地磁观测站测量的电磁场数据，我们使用 (2) 中描述的方法导出了随时间变化的 MT 响应函数。使用方法（3），我们评估了磁场波动的空间梯度，并去除了根据电离层电流位置而变化的MT响应函数。结果表明，MT响应函数的时间变化取决于降雨量。考虑到观测点的地质结构和频率之间的同步性，MT响应函数的时间变化可以解释为反映了降雨引起的表层电阻率异常的变化。因此，我们解决了上述问题（A）和（B），并成功检测了地下电阻率结构变化引起的MT响应函数的时间变化。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

独立性及び複帯域性に基づいた自然電磁場データからのノイズ除去の試み

尝试基于独立性和多频带特性去除自然电磁场数据中的噪声

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐藤真也;後藤忠徳
通讯作者：
後藤忠徳

日向灘周辺におけるMT応答関数の推定

Hyuganada 周边 MT 响应函数的估计

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
中村捷人・市原寛・後藤忠徳・松野哲男・多田訓子・佐藤真也
通讯作者：
中村捷人・市原寛・後藤忠徳・松野哲男・多田訓子・佐藤真也

Spatial gradients of geomagnetic temporal variations causing the instability of inter-station transfer functions

DOI：
10.1186/s40623-020-01231-0
发表时间：
2020-07
期刊：
Earth, Planets and Space
影响因子：
0
作者：
Shinya Sato;T. Goto;K. Koike
通讯作者：
Shinya Sato;T. Goto;K. Koike

論文紹介: Altitude effects of localized source currents on magnetotelluric responses

论文简介：局部源电流对大地电磁响应的高度影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sato Shinya;Goto Tada-nori;Koike Katsuaki;Shinya Sato and Tada-nori Goto;Shinya Sato and Tada-nori Goto;佐藤真也
通讯作者：
佐藤真也

Improvements in data processing for time-lapse EM exploration by Multi-Channel Nonnegative Matrix Factorization

通过多通道非负矩阵分解改进延时电磁探索的数据处理

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroshi Ichihara;Tada-nori Goto;Tetsuo Matsuno;Noriko Tada;Shinya Sato and Yuji Yamada;Shinya Sato and Tada-nori Goto;Shinya Sato and Tada-nori Goto
通讯作者：
Shinya Sato and Tada-nori Goto