Transcript 発表資料 - NICT
D125-P002 日本地球惑星科学連合2006年度大会 2006年5月16日 Estimation of mass-redistribution-induced crustal deformation due to the Earth's fluid envelope to GPS site coordinate time series ＊ 情報通信研究機構 鹿島宇宙技術センター， 福田 洋一 瀧口 博士 GSI’s F2 solution 京都大学大学院 理学研究科 はじめに 定常変動 TOPCON ⇒ Trimble 有珠山噴火 精密測位に影響する荷重変動 地球表層流体による 荷重変動 十勝沖地震 精密測位 宇宙測位技術の発展， 精度の向上 大気・水などの移動 ⇒ 質量再分配 ⇒ 荷重の変化 アンテナ交換 計算可能なものは計算 ルーチン化 非定常・非周期変動を 議論する為には周期変 化は取り除かなければ ならない グローバルデータ 時空間分解能 今後も更新されるもの 全体像の把握 精密測位から荷重変動を取り除く 精密測位において荷重変化の影響を無視できない トレンドおよびステップの除去 VLBIやGPSで実際に観測される 周期変化 [荷重変化， スケール変化] ノイズ など IGS観測点 NCEP/NCAR Reanalysis 1 質量分布とグリーン関数によるコンボリューション積分 鉛直方向の弾性変形L Surface Pressure 2.5°×2.5°，6時間毎 1996/1/1 – 2004/7/31 L( , ) H ( , )GL ( )T ( )dS Berneseのバグ補正 固定点の変更 経年変動とステップを除去 補正方法 大気荷重：大気圧 Convolution Method （Farrell, 1972） 前処理 経年変動とステップを除去 使用データ 荷重変動の計算 国土地理院の ルーチン解：F2解 Bernese ver 4.2 [Hatanaka. 2003] データ量の多い， 892点を使用 前処理 荷重変動に埋もれているシグナルの検出 解析手順の一つに 計算可能な荷重変動は計算して取り除く！ GEONET観測点 JPLで解析 GIPSY-OASIS II [Heflin et al., 2002] 1997年以前からの データがある 107点を使用 GPS座標時系列 SLR解析 観測される地球物理学現象に伴う荷重変動は計算可能 GPS座標時系列の補正 非潮汐海洋荷重： 海面高変動（Topex/Poseidon) ρ：平均密度(大気や海水) H：入力データ（大気圧変動） GL：Green関数 1066A地球モデル T：方位角αにおける三角関数 WOCE version 3，1.0°×1.0°，5日毎 AVHRR，海面温度を用いて補正（6mm/℃） 1996/1/2 – 2001/12/31 海陸データ 世界 日本周辺 周期変動を数学的に除去 ← 隠れているシグナルを取り除く可能性 海洋底圧力変動 ： 5'×5' （0.083°×0.083°) ： 1.5"×2.25" ECCOモデル， 1.0°×1.0°，12時間毎 1996/1/1 – 1999/12/31 荷重変動時系列 陸水荷重 土壌水分 入力データの時間分解能の違い 荷重時系列の形式や品質をそろえる GPS座標時系列 ： 日毎 Yun Fan and Huug van del Dool [2004] 0.5°×0.5°，月平均 1996/1 – 2004/8 1. 日毎に補間 2. ローパスフィルターをかける 積雪荷重（日本のみ） 1ヶ月以下の短周期成分を取り除く 100日 ： 荷重時系列とGPS座標時系列の コヒーレンスの結果から AMeDAS，国内284点 ⇒ Snow Depth Corrected Snow Depth Heki [2004] に倣い 高度・密度補正 0.5°×0.5° 水換算 Corrected GPS GPS ( Load1 Load 2 Load n ) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. （cm） 大気荷重＋非潮汐海洋荷重(T/P)＋陸水荷重＋積雪荷重 大気荷重＋非潮汐海洋荷重(ECCO)＋陸水荷重＋積雪荷重 大気荷重＋非潮汐海洋荷重(T/P)＋陸水荷重 大気荷重＋非潮汐海洋荷重(ECCO)＋陸水荷重 大気荷重のみ 非潮汐海洋荷重のみ（T/P） 非潮汐海洋荷重のみ（ECCO） 陸水荷重のみ 積雪荷重のみ 大気荷重 内陸部で大 水平成分：2mm ，垂直成分：6mm 非潮汐海洋荷重 T/P とECCO で地域差， ECCO-NTOL が相対的に変位小 月毎の推移 差は，最大1.5mm 評価基準 AL+T/P-NTOL+CWL 年周変化がどの位小さくなったか Metsahovi 7806 UP AL+ECCO-NTOL+CWL GPS座標時系列 年周＋半年周でフィッティング ⇒ 年周振幅 A1 T/P ECCO 海岸線で大 水平成分：3mm ，垂直成分：10mm AL GPS-Loads時系列 T/P-NTOL 年周＋半年周でフィッティング ⇒ 年周振幅 A2 ECCO-NTOL CWL 陸水荷重 A2がA1に比べ，どの位小さく なったかで評価 水収支の活発な地域で大 水平成分：3mm ，垂直成分：15mm ＝ GPSの年周変化のうち， 荷重変動でどの位説明できるか 結 果 GEONET UP 地域毎の平均 IGS UP 地域毎の平均 40 50 振幅 NS EW UP AL+ T/P +CWL +SL 17.5 30.7 18.5 30 AL+ECCO+CWL +SL 14.7 23.9 3.0 30 20 AL+ T/P +CWL 15.4 14.5 9.0 15.1 15.5 7.2 8.4 21.1 17.8 9.4 13.7 9.6 8.5 15.2 24.4 17.7 15.9 17.6 7.7 4.4 -1.1 20 AL+ECCO+CWL 10 AL 時系列 10 0 0 -10 South America Africa -10 North America Europe AL+T/P-NTOL+CWL Australia Asia AL+ECCO-NTOL+CWL AL Antarctica Island T/P-NTOL ECCO-NTOL T/P-NTOL 東北 北海道 中部 関東 AL+T/P+CWL+SL AL+ECCO+CWL+SL ECCO-NTOL Mean CWL 中国 近畿 AL+ECCO+CWL+SL AL CWL ECCO-NTOL 九州 四国 AL+T/P+CWL+SL T/P-NTOL SL Mean CWL SL Localな影響の抽出が可能 ← 最小二乗法で周期成分を取り除く場合との違い ← 年周振幅の評価では分からない LHAS IGS 40 % % GEONET NS 4.9 1.9 -2.6 -0.2 -1.5 8.9 EW 5.1 7.5 4.1 -1.9 1.5 4.7 UP 17.0 18.6 4.5 1.1 1.7 13.2 ％ NS：1.1mm EW：1.3mm 複数の荷重を用いた方がよい 年周振幅の増減で評価できない場合もある CIT1 Slow Slip イベント 1997年 豊後水道 従来の方法 ＊ イベントの起こっていない時期 最小二乗法でトレンドおよび 年周と半年周変動を推定 イベント時の時系列から除去 荷重補正（Case4） ・ 荷重変動時系列で GPS座標時系列の補正 荷重時系列の計算 荷重変動 比較的内陸部で変位が大きい GPS座標時系列補正 隠れていた長周期の変動が現れる ROCK 変動の様子が変化 長周期な変動を取り除くと，別の変動が現れる TSKB 別の変動が残る （地下水変化） 比較：両者のrms Station ID 940090 950437 950447 950449 950466 950472 950473 950474 950475 950477 950478 950480 mean rms (mm) NS EW 0.91 0.31 0.41 0.44 0.18 0.37 0.27 0.39 0.32 0.30 0.35 0.88 0.25 0.41 0.40 0.30 0.30 0.25 0.82 0.37 0.52 0.41 0.30 0.39 0.42 0.40 Station Name OOITASAIKI MISHOU NISHITOSA KOHCHIOHTSUKI SEIWA YUFUIN SAGANOSEKI KUJUU OOITAMIE HINOKAGE SHIIBA KAWAMINAMI rms 0.4mm程度で一致 Slow Slipイベントの解析時に荷重補正が有効 ※ 本研究で計算した荷重変動時系列を公開予定です． 評価してください！ 周期性 20％軽減 （AL+T/P-NTOL+CWL) ＝ 荷重変動が周期変化の20％ IGS ： 水平成分 2～7％， 垂直成分 20％ GEONET ： 水平，垂直成分 20％ 時系列 隠れていたシグナルを抽出 ローカルな変動 長周期の変動，一時的な変動， 変動の変化 ← 別の荷重の変動， 環境変化，人口ノイズ Slow Slipイベントにも適用可能 rms 0.4mm