[S-GD01] 測地学・GGOS

[SGD01-16] NICT光原子時計の重力赤方偏移に起因する不確かさ軽減とその定量的評価に向けた測地観測 その３

*市川 隆一¹、蜂須 英和¹、関戸 衛¹、井戸 哲也¹、平岡 喜文²、針間 栄一郎²、深谷 俊太朗²、松尾 功二²、中島 正寛²、服部 晃久^2,3、青山 雄一³、福田 洋一³、今西 祐一⁴、本多 亮⁵、風間 卓仁⁶ (1.情報通信研究機構、2.国土地理院、3.国立極地研究所、4.東京大学地震研究所、5.富士山科学研究所、6.京都大学)

キーワード：光原子時計、重力計測、重力赤方偏移、地下水、GNSS、水準測量

情報通信研究機構(以下、NICT)は、ストロンチウム光格子時計と、インジウムイオン及びカルシウムイオン光時計といった、光原子時計の開発を進めている。これらの時計が設置された場所が鉛直方向に1 cmの不確かさを持つとすれば、重力赤方偏移に由来する光原子時計の不確かさは10の-18乗の桁で生じることになる。したがって、10〜20cmの振幅を持つ固体地球潮汐、海洋荷重、地震に伴う地殻変動、あるいは地下水変動に起因する地盤変動を把握することは、安定的な光原子時計の運用に不可欠である。

NICTでは、国土地理院の協力を得て、2021年1月から4月にかけて小金井本部での水準測量と相対重力測定を実施した。その結果、光格子時計の全不確かさに対して、重力赤方偏移の不確かさの寄与を10^-19乗レベルまで抑えることに成功した。また、2011年3月に発生した東北地方太平洋沖地震の余効地殻変動の影響を調べるために、国立極地研究所の支援を受けて、2019年8月と2022年5月に光原子時計近傍での絶対重力測定が実施された。これにより、3年弱の間の国土地理院電子基準点観測網GEONETで得られた隆起量31.5mmに相当する絶対値としては過剰ではあるものの、隆起と調和的なセンスの-43.8 μGalの重力変化が検出された。

我々は、Micro-g LaCoste社のgPhoneXを導入し、2021年末頃から光格子時計近傍での連続重力観測を開始するとともに、小金井周辺での地下水変動の調査も進めてきている。昨年後半には、gPhoneXの精度検定を目的として、山梨県富士山科学研究所および国土地理院石岡測地観測局での絶対重力計との比較観測を実施した。富士山科学研究所における、東大地震研究所のFG5のデータとの比較では、我々のgPhoneXの精度は22μGalという予備的な成果を得ている。また、昨年秋に上下変動の連続監視のために、NICT小金井本部のGEONET点及びVLBI点近傍にGNSS観測点を新たに設置した。地下水変動については、東京都が42箇所の観測井で1時間毎の地下水位変化を常時観測しており、そのデータを入手して、重力変化と地下水位変化の関係について調べている。加えて、小金井本部内に土壌水分量計を設置して、これのデータと地下水位変化や降水との比較も予定している。これらの観測データの解析により、各種の測地学的な影響評価を進め、光原子時計の安定運用に資することを目指している。