[S-CG55] 海洋底地球科学

[SCG55-32] GNSS-Aの音速場モデリングにおける内部潮汐の影響

*石川 直史¹、横田 裕輔²、渡邉 俊一³、増永 英治⁴ (1.海上保安大学校、2.東京大学生産技術研究所、3.海上保安庁海洋情報部、4.茨城大学地球・地域環境共創機構)

キーワード：GNSS-A、海底測地、内部潮汐

GNSS-音響測距結合方式(GNSS-A)による海底測位は、海底に設置した音響トランスポンダーのグローバル座標系における位置座標をcm精度で測定するものである。この測位技術は沈み込み帯において、プレート境界固着域の直上となる海底での精密な地殻変動を捉えることを可能にし、プレート境界における地震の理解に重要な役割を果たしている。
音波の往復走時を用いて測位を行うGNSS-Aにおける主要な誤差要因は、海水の水温・塩分(密度)の変動に起因する音速場の変動である。時間・空間で複雑に変動する音速場を観測で把握するには限界があるため、GNSS-A解析では音速場の変動をモデル化し、逆問題として変動を表現するパラメータを解くことで、その影響を軽減する工夫がなされている。GNSS-A解析用のフリーソフトウェア”GARPOS”(Watanabe et al., 2020)では、音速場の空間的な変動を、海上局と海底局の位置座標の一次関数としてパラメトライズしている。これは空間的に傾斜した音速場を表現しており、これまでの実データの解析から黒潮起因の密度傾斜と整合的な結果が得られている（例えば、Yokota et al., 2024）。このような地衡流起因の傾斜場は、GNSS-Aの観測時間である数時間～1日程度の範囲において安定した構造を示すが、これとは別に12時間程度の周期で変動する傾斜状態も推定される例が多い。この時間変動する傾斜場はその周期から潮汐起因の内部波（内部潮汐）と考えられる。
GNSS-Aは複数の測位技術の組み合わせであるため、実観測データには由来の異なる多数の誤差要因が重畳しており、個々の要因を詳しく調べるには、その目的に応じた条件の良いデータを選択する必要がある。ここでは、純粋に内部潮汐のみの影響を調査するため、内部潮汐によって変動する海洋場を理論的に生成し、数値シミュレーションによってGNSS-A解析における音速場モデリングの性質を確かめた。内部潮汐は、海面と海底を固定した固定端境界条件における振動モードの足し合わせで表現される。例えば、振動の腹が１つのモード（モード1）の場合は、単純な線形傾斜場として近似することが可能である（Fig.1）。より高次のモードでは、逆向きとなる傾斜場が複数枚重なったような複雑な状況となるため、現行の単純な一次関数モデリングが良い近似となるかどうかは自明ではない。また、潮汐波の進行により傾斜状態は時間的にも変化するため、時間変化と空間変化がパラメータとして適切に分離できるかどうかの評価も重要である。
本講演では、GNSS-A解析におけるノイズとしての内部潮汐の影響を評価するとともに、海洋学的なシグナルとして内部潮汐がどのように表現されるかついて検討した結果について報告する。