15:30 〜 15:45
[MTT38-01] 能登半島地震後に観測されたインフラサウンドの到来方向および伝搬速度推定
★招待講演
2024年1月1日の能登半島地震の際に，日本気象協会が運営する「インフラサウンド・モニタリング・ネットワーク」[1]の幾つかの観測地点において，津波発生との関連が疑われるインフラサウンド信号が観測された．そこで，これらの信号に対し能登半島地震での津波との関連の可能性を調査するため，到来時間差に基づく推定アルゴリズムを使用し，当該信号の到来方向と音速を解析した．
使用した信号は，アレイ状に配備されている地点群の中で能登半島からの距離が最も近い，愛知県豊橋市に設置されている3地点での観測データである．日本時間16時10分の地震発生に対し，16時31分頃に振幅が 2 Pa 程度の信号が，これら3地点において観測されている．信号の到来方向と音速の解析には P. Annibale らの提案した推定手法[2]を使用した．この手法は，2次元平面における観測地点の幾何学的な位置関係に基づき，各観測地点間での到来時間差から音波の到来方向と伝搬速度を解析解として導出する手法である．観測地点の配置については基本的に任意であり，最低3地点のデータがあれば適用が可能である．観測データをフレーム長1分の時間窓で1秒ずつずらしてフレーム分割し，対象とする時間フレーム毎に観測地点間での相互相関関数のピーク値を与える点として到来時間差を求めた．観測データのサンプリング周波数が 100 Hz であるため，到来時間差の分解能は 10 ms である．
16時31分頃に見られる 2 Pa 程度の振幅の信号部分において，推定された到来方向は方位角でおよそ349.4°であった．そこで，観測アレイの中央付近の地点から，地理院地図(電子国土Web)[3]を用いて方位線を引くと石川県輪島市の上を通過することが確認された．同時に推定された伝搬速度は，およそ 391 m/s であった．また，16時33分30秒から40秒付近にわたって，およそ 387 m/s の伝搬速度が推定された．この時間区間における到来方向は方位角でおよそ356°が推定されており，同様に地理院地図で方位線を引くと石川県珠洲市の上を通過することが確認された．
異なる到来方向が推定されたふたつの信号ではあるが，異なる音源から発せられたものなのか，同じ音源から発せられた信号が異なる経路を伝搬する中で到来方向が変化したのかについては不明であり，さらなる検討が必要である．また，伝搬速度が音速よりもかなり大きな値に推定されている原因については，推定アルゴリズムが音波の水平伝搬を仮定しているのに対し実際の伝搬方向が水平ではなかった可能性や，利用可能な観測地点数(独立変数)が適用したアルゴリズムの最小値であったため，小さな雑音が大きく結果に影響を与えた可能性などが考えられる．観測地点から輪島市までの距離はおよそ 291 km であり，観測されたインフラサウンド信号は，地震発生から21分程度の時間が経過している．したがって，地震発生の直後にインフラサウンドが生成されたと仮定すると，伝搬速度は 231 m/s となる．先の推定値との間に差がある原因については，インフラサウンドの発生が地震の発生からしばらく時間が経ってからであった可能性や，インフラサウンドの伝搬が大気高層を経由したものであり経路長が水平距離よりも大きく延びた可能性などが考えられる．これらの可能性の検証については，他の地点での観測データとの照合が必要であり，さらなる検討が求められる．
[1] https://micos-sc.jwa.or.jp/infrasound-net/observed/
[2] P. Annibale et al., "TDOA-Based Speed of Sound Estimation for Air Temperature and Room Geometry Inference," IEEE Trans. on Audio, Speech, and Language Processing, vol. 21, no. 2, pp. 234-246, 2013.
[3] https://maps.gsi.go.jp/
使用した信号は，アレイ状に配備されている地点群の中で能登半島からの距離が最も近い，愛知県豊橋市に設置されている3地点での観測データである．日本時間16時10分の地震発生に対し，16時31分頃に振幅が 2 Pa 程度の信号が，これら3地点において観測されている．信号の到来方向と音速の解析には P. Annibale らの提案した推定手法[2]を使用した．この手法は，2次元平面における観測地点の幾何学的な位置関係に基づき，各観測地点間での到来時間差から音波の到来方向と伝搬速度を解析解として導出する手法である．観測地点の配置については基本的に任意であり，最低3地点のデータがあれば適用が可能である．観測データをフレーム長1分の時間窓で1秒ずつずらしてフレーム分割し，対象とする時間フレーム毎に観測地点間での相互相関関数のピーク値を与える点として到来時間差を求めた．観測データのサンプリング周波数が 100 Hz であるため，到来時間差の分解能は 10 ms である．
16時31分頃に見られる 2 Pa 程度の振幅の信号部分において，推定された到来方向は方位角でおよそ349.4°であった．そこで，観測アレイの中央付近の地点から，地理院地図(電子国土Web)[3]を用いて方位線を引くと石川県輪島市の上を通過することが確認された．同時に推定された伝搬速度は，およそ 391 m/s であった．また，16時33分30秒から40秒付近にわたって，およそ 387 m/s の伝搬速度が推定された．この時間区間における到来方向は方位角でおよそ356°が推定されており，同様に地理院地図で方位線を引くと石川県珠洲市の上を通過することが確認された．
異なる到来方向が推定されたふたつの信号ではあるが，異なる音源から発せられたものなのか，同じ音源から発せられた信号が異なる経路を伝搬する中で到来方向が変化したのかについては不明であり，さらなる検討が必要である．また，伝搬速度が音速よりもかなり大きな値に推定されている原因については，推定アルゴリズムが音波の水平伝搬を仮定しているのに対し実際の伝搬方向が水平ではなかった可能性や，利用可能な観測地点数(独立変数)が適用したアルゴリズムの最小値であったため，小さな雑音が大きく結果に影響を与えた可能性などが考えられる．観測地点から輪島市までの距離はおよそ 291 km であり，観測されたインフラサウンド信号は，地震発生から21分程度の時間が経過している．したがって，地震発生の直後にインフラサウンドが生成されたと仮定すると，伝搬速度は 231 m/s となる．先の推定値との間に差がある原因については，インフラサウンドの発生が地震の発生からしばらく時間が経ってからであった可能性や，インフラサウンドの伝搬が大気高層を経由したものであり経路長が水平距離よりも大きく延びた可能性などが考えられる．これらの可能性の検証については，他の地点での観測データとの照合が必要であり，さらなる検討が求められる．
[1] https://micos-sc.jwa.or.jp/infrasound-net/observed/
[2] P. Annibale et al., "TDOA-Based Speed of Sound Estimation for Air Temperature and Room Geometry Inference," IEEE Trans. on Audio, Speech, and Language Processing, vol. 21, no. 2, pp. 234-246, 2013.
[3] https://maps.gsi.go.jp/