災害予測精度向上のための移動型重力勾配計の開発

开发移动重力梯度仪提高灾害预报精度

• 批准号: 22K04649
• 负责人: 潮見 幸江
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Gunma University
• 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-22K04649/
• 关键词: 地下探査; 移動観測; マッピング; 重力勾配; 干渉計; 火山; 山体斜面; 道路陥没

地震や火山、土砂災害、道路陥没などの災害を予測するには、観測によって地下構造を詳細に把握する必要がある。しかしながら、従来の観測手法は、振動ノイズや電磁ノイズ、地質や地形の影響等を受けるため、特に観測の需要が高い都市部や市街地において高精度観測を行うことが困難であった。我々はこの問題を解決する重力勾配計の開発を行ってきた。本重力勾配計では、光学素子を搭載した二つの落下体を真空槽内で同時に投げ上げ、その落下加速度の差をマイケルソン干渉計で測定する。自由落下加速度の差を直接測定することで二つの落下体に共通する振動ノイズを相殺することができ、振動の影響を大幅に削減した観測が可能になる。この装置の測定値は原理的に重力以外の影響を受けないため次のような観測上の利点がある：(1) 地形や地質構造には依存しないため、形状の複雑な沿岸域や山体斜面でも良い精度で観測を行うことができる、(2) 塩分や水分の影響を受けないため、海岸域でも良い精度で観測を行うことができる、(3) 地面振動の影響を受けにくいため、都市部や沿岸域、火山活動の活発な地域でも高精度観測が可能である。以上のことから、山体斜面や市街地、沿岸域、運搬体上においても装置本来の精度を活かした観測が可能となる。また独自の投げ上げ法を用いることで、小型化が可能である。重力勾配値は距離の３乗に反比例するため観測できる範囲は限定されるが、観測対象地区に複数台設置して同時観測を行うことで地下の局所的な物質分布の時間変動を面的に捉えることができる。本研究では、装置の可搬性を活かして、市街地を含む実地での巡回観測に利用できる「移動型重力勾配計」の開発を行う。

为了预测地震、火山、山体滑坡、道路塌方等灾害，需要通过观察详细了解地下结构。但常规观测方法受振动噪声、电磁噪声、地质、地形等影响，难以进行高精度观测，尤其是在观测需求较高的城区和城市地区。我们一直在开发重力梯度仪来解决这个问题。在这种重力梯度计中，两个配备有光学元件的落体同时在真空室中被抛起，并使用迈克尔逊干涉仪测量它们落体加速度的差异。通过直接测量自由落体加速度的差异，可以抵消两个下落物体共有的振动噪声，从而可以进行大大减少振动影响的观测。原则上，该装置的测量值不受重力以外任何因素的影响，因此具有以下观测优点：（1）不依赖于地形或地质结构，因此可以在沿海地区和沿海地区使用。 （2）不受盐分、水分的影响，即使在沿海地区也能进行良好的观测。（3）不受地面振动的影响，适合城市地区。即使在活火山地区、沿海地区、火山活动活跃地区也能进行高精度观测。因此，即使在山坡、城市地区、沿海地区和车辆上，也可以利用该装置固有的精度进行观测。另外，通过使用独特的投掷方法，可以使其变得更小。由于重力梯度值与距离的立方成反比，因此可观测的范围受到限制，但通过在观测目标区域安装多个单元并进行同时观测，可以看到局部物质随时间的变化可以捕获地下分布。在这项研究中，我们将利用该设备的便携性来开发一种“移动重力梯度仪”，可用于现场巡逻观测，包括城市地区。