14:30 〜 14:45
[SSS12-09] 南海トラフ地震の想定震源域における観測空白域の解消を目指したN-netの構築
キーワード：N-net、南海トラフ地震、地震観測、津波観測、海底地震津波観測網、即時予測
日本列島は、太平洋プレートとフィリピン海プレートが沈み込むプレート収束帯に位置しており、プレート境界の巨大地震をはじめとする様々なタイプの地震が発生している。海域で発生する地震や津波を震源域近傍で観測することは、学術的にも地震津波防災の観点からも重要である。千島海溝南部・日本海溝沿いには日本海溝海底地震津波観測網（S-net）、駿河・南海トラフ沿いには地震・津波観測監視システム（DONET）や気象庁の東海・東南海ケーブルによる稠密な観測が既に実現しているが、南海トラフ地震の想定震源域の西半分である高知県沖から日向灘にかけての海域は観測の空白域である。その空白域を解消するため、防災科研は現在、南海トラフ海底地震津波観測網（N-net）の整備を進めている（Aoi et al., 2020, EPS; Aoi et al., 2023, UT2023）。
N-netの計36台のインライン観測装置は、海洋調査の結果をもとに、観測空白域を可能な限り空間的に均質にカバーするように配置が決められている。これらの観測装置は総延長約1600kmの光海底ケーブルで数珠つなぎに結ばれ海底に設置される。各インライン観測装置には、地震を観測するためのサーボ式加速度型強震計（日本航空電子工業株式会社製JA-5、計測範囲±5G）及び可動コイル型の短周期速度計（ジオスペース・テクノロジーズ製OMNI-2400、固有周期15Hz）と、津波を観測するためのシリコン振動式圧力計（横河電機株式会社製）が搭載される。今回N-netへ搭載される水圧計はMEMS技術を用いて新規に開発されたもので、地震の揺れや姿勢変動による圧力計測の影響を受けにくいため、地震に伴う津波をより精度高く測定できることが期待される。これらの観測センサは、いずれも設置姿勢（水平や鉛直）を問わないため、ジンバル機構を必要としない。長期信頼性を確保するため、強震計及び速度計はいずれも三成分２式を、水圧計についても２台を搭載する冗長構成となっている。N-netは沖合システムと沿岸システムの二つのサブシステムからなっており、いずれも18台のインライン観測装置を備え、高知県室戸市と宮崎県串間市にある二つの陸上局で、誘導式水平ドリル工法（HDD）による管路を通じてケーブルが陸揚げされる。ケーブルの両端を陸揚げすることで給電及びデータ伝送を双方向で行うことが可能となり、ケーブル障害や陸上装置障害などの際にも欠測がおきにくい耐障害構成となっている。N-netの構築により、地震は最大で約20秒、津波は最大で約20分早く直接検知可能となることが期待される。
インライン方式は、S-netをはじめとする国内の多くのケーブルシステムで実績のある方式である。観測装置と基幹ケーブルは工場で結合され、一体構造のまま工場から直接ケーブル敷設船に積み込み、敷設船で観測装置とケーブル設置できるため、比較的安価かつ迅速に広域の観測網を構築可能であるというメリットがある。漁業との干渉を避けるため水深が浅い（N-netでは1,000m以浅）の海域においては、海底面から約1m程度に埋設する必要があるが、インライン観測装置はケーブルと共に埋設が可能であり、鋤式埋設機を用いることで、敷設と埋設が同時に実施可能であるため設置作業が効率的に行える。一方で、DONETで採用されているプラグインノード方式は、基幹ケーブル及び分岐装置（BU）は敷設ケーブル船で設置する必要があるが、観測装置は遠隔操作型無人機（ROV）で脱着が可能であり、観測の自由度が高いというメリットがある。N-netはインライン方式をベースにしつつ、将来的な拡張性を確保するため、観測機器の増設を可能にする分岐装置を備えたハイブリッドシステムとして設計されている。分岐装置は各サブシステムに２台ずつ備えられ、その設置位置は、プレート固着域やスローイベントの発生位置などを考慮して決定された。
新たに設置される串間陸上局では局舎建設及びHDD管路の構築が完了している。もう一方の陸上局は、現在DONET2の陸上局として使用している室戸ジオパーク陸上局の電力、非常用発電機、空調などを大幅に増強しN-netの陸上局も兼ねることとなっており、現在改修工事が進んでいる。観測機器及び陸上装置の開発や設計は概ね終了し、現在製造が進んでおり、今後、海底への敷設及び陸上局への機器設置などを経て、2025年春の完成を目指している。
N-netの計36台のインライン観測装置は、海洋調査の結果をもとに、観測空白域を可能な限り空間的に均質にカバーするように配置が決められている。これらの観測装置は総延長約1600kmの光海底ケーブルで数珠つなぎに結ばれ海底に設置される。各インライン観測装置には、地震を観測するためのサーボ式加速度型強震計（日本航空電子工業株式会社製JA-5、計測範囲±5G）及び可動コイル型の短周期速度計（ジオスペース・テクノロジーズ製OMNI-2400、固有周期15Hz）と、津波を観測するためのシリコン振動式圧力計（横河電機株式会社製）が搭載される。今回N-netへ搭載される水圧計はMEMS技術を用いて新規に開発されたもので、地震の揺れや姿勢変動による圧力計測の影響を受けにくいため、地震に伴う津波をより精度高く測定できることが期待される。これらの観測センサは、いずれも設置姿勢（水平や鉛直）を問わないため、ジンバル機構を必要としない。長期信頼性を確保するため、強震計及び速度計はいずれも三成分２式を、水圧計についても２台を搭載する冗長構成となっている。N-netは沖合システムと沿岸システムの二つのサブシステムからなっており、いずれも18台のインライン観測装置を備え、高知県室戸市と宮崎県串間市にある二つの陸上局で、誘導式水平ドリル工法（HDD）による管路を通じてケーブルが陸揚げされる。ケーブルの両端を陸揚げすることで給電及びデータ伝送を双方向で行うことが可能となり、ケーブル障害や陸上装置障害などの際にも欠測がおきにくい耐障害構成となっている。N-netの構築により、地震は最大で約20秒、津波は最大で約20分早く直接検知可能となることが期待される。
インライン方式は、S-netをはじめとする国内の多くのケーブルシステムで実績のある方式である。観測装置と基幹ケーブルは工場で結合され、一体構造のまま工場から直接ケーブル敷設船に積み込み、敷設船で観測装置とケーブル設置できるため、比較的安価かつ迅速に広域の観測網を構築可能であるというメリットがある。漁業との干渉を避けるため水深が浅い（N-netでは1,000m以浅）の海域においては、海底面から約1m程度に埋設する必要があるが、インライン観測装置はケーブルと共に埋設が可能であり、鋤式埋設機を用いることで、敷設と埋設が同時に実施可能であるため設置作業が効率的に行える。一方で、DONETで採用されているプラグインノード方式は、基幹ケーブル及び分岐装置（BU）は敷設ケーブル船で設置する必要があるが、観測装置は遠隔操作型無人機（ROV）で脱着が可能であり、観測の自由度が高いというメリットがある。N-netはインライン方式をベースにしつつ、将来的な拡張性を確保するため、観測機器の増設を可能にする分岐装置を備えたハイブリッドシステムとして設計されている。分岐装置は各サブシステムに２台ずつ備えられ、その設置位置は、プレート固着域やスローイベントの発生位置などを考慮して決定された。
新たに設置される串間陸上局では局舎建設及びHDD管路の構築が完了している。もう一方の陸上局は、現在DONET2の陸上局として使用している室戸ジオパーク陸上局の電力、非常用発電機、空調などを大幅に増強しN-netの陸上局も兼ねることとなっており、現在改修工事が進んでいる。観測機器及び陸上装置の開発や設計は概ね終了し、現在製造が進んでおり、今後、海底への敷設及び陸上局への機器設置などを経て、2025年春の完成を目指している。