[S-GD01] 測地学・GGOS

[SGD01-08] ラコスト型相対重力計のスケールファクターの読取値依存性

*若林 環¹、風間 卓仁¹、福田 洋一²、安部 祐希³、吉川 慎⁴、大倉 敬宏⁴、今西 祐一⁵、西山 竜一⁵、山本 圭吾⁶ (1.京都大学理学研究科、2.国立極地研究所、3.神奈川県温泉地学研究所、4.京都大学火山研究センター、5.東京大学地震研究所、6.京都大学防災研究所)

キーワード：重力、スケールファクター、相対重力計、絶対重力計、火山

キャンペーン相対重力観測は火山内部における質量時空間変動の把握に最も有効な手段の1つである。そもそも相対重力計は内部にバネを有しており、読取値x（バネの伸びに相当）をメーカー作成の変換関数fに代入することで相対重力値g = f(x)を推定している。ただし、この変換関数が誤っている場合、相対重力計で得られる重力値は絶対重力値と乖離することがある。この問題を解決するためには、相対重力計と絶対重力計による重力比較測定を実施し、相対重力計のスケールファクター（SF）を決定する必要がある。このSF（Sと記す）は相対重力差に対する絶対重力差の比として計算でき、正しい相対重力値はg = S * f(x)と表現できる。

従来SFは各相対重力計に固有の定数値として認識されていたが、近年ではSFの時間変化に関する議論がなされている。例えばOnizawa (2019)は、気象研究所所有のScintrex型CG5相対重力計のSFが読取値に対して1次依存していること（すなわちS = S(x)）、および読取値が器械ドリフトにより時間変化することに伴ってSFも結果的に時間変化すること（すなわちS = S(x(t))）を示した。この研究成果は、相対重力計によって真の重力値やその時間変化を得るためには、事前に広い読取値レンジでSFを決定しておく必要がある、ということを意味している。しかしながら、火山地域で一般的に使用されているLaCoste型相対重力計ではSFの読取値依存性や時間変化について十分な検証がなされておらず、火山地域で観測されてきた重力時空間変動に見かけの重力変化が含まれている可能性がある。

そこで、我々は火山地域における真の重力時間変化を把握することを最終目標として、本研究では京都大学の所有する複数の相対重力計についてSF検定を実施し、SFの読取値依存性について検討した。まず、我々はLaCoste型相対重力計3台（LC-G534, LC-G605, LC-G680）およびScintrex型相対重力計1台（CG5-150241330）を用いて、4つの重力点（石岡・京都・阿蘇本堂・桜島有村）において2020年9月に相対重力の往復測定を実施した。次に、全測定データに対して読取値→重力値の変換を行った上で、潮汐・器械高・器械ドリフトの寄与を補正し、各重力計および各重力点における相対重力値を推定した。その後、任意の2つの重力点間に対して絶対重力差と相対重力差の比を取ることでSFを計算し、このような計算を全重力計（4台）および全重力点ペア（6組）に対して実施することでSFの読取値依存性を調べた。この際、京都と阿蘇の絶対重力値には2018年の測定値を、石岡と桜島の絶対重力値には2020年の測定値を用いた。

その結果、各重力計のSF値は0.9991～1.0003の範囲内で推定され、SF が読取値に対して線形的に変化していることが分かった。そこで、各重力計のSF変化に直線を回帰すると、読取値変化に対するSF値の変化率は以下のように得られた。LC-G534: -2.15 +/- 0.91, LC-G605: -7.09 +/- 0.93, LC-G680: -7.20 +/- 0.92, CG5-150241330: +10.82 +/- 0.90 [E-7 /mGal]。また、LC-G534およびLC-G680のSF回帰直線は先行研究のSF値（風間ほか, 2019）ともよく一致しており、本研究はLaCoste型相対重力計におけるSFの読取値1次依存性を定量的に示したと言える。一方、Scintrex型CG5重力計については先行研究のSF値（風間ほか, 2019）が本研究の回帰直線と大きく乖離しており、読取値に対するSFの高次依存性の存在が示唆された。この点については、重力差のより大きな測線で相対重力値を実測し、より広い読取値レンジでSF値の変化を確かめる必要がある。