[S-CG55] 海洋底地球科学

[SCG55-33] GNSS-A海底地殻変動観測における内部潮汐の定量的影響評価と検出

*横田 裕輔¹、石川 直史²、渡邉 俊一³、中村 優斗³、永江 航也³、増永 英治⁴ (1.東京大学生産技術研究所、2.海上保安大学校、3.海上保安庁海洋情報部、4.茨城大学)

キーワード：GNSS-A、内部潮汐

海洋のさまざまなダイナミクスの中でも、内部潮汐は直接観測することが難しいため、さまざまな海中音響計測における誤差要因の一つである。地震やプレートテクトニクスの観測に重要なGNSS-A（Global Navigation Satellite System – Acoustics combination）観測は、海中音響を用いた海底地殻変動観測技術である。海底に事前に設置された音響局と海面の船舶等との間の音響測距によって海底局の位置を相対的に決定する。さらに海面位置をGNSSで決定することで、海底の位置を正確に把握することができる。このように海中音響測距が重要な役割を持つGNSS-Aにおいても、内部潮汐の影響は存在すると考えられる。
GNSS-Aの分野では、Kido et al. (2008)が最初に潮汐周期の影響を指摘したが、それ以降、これまで十分に研究されてこなかった。本研究では、内部潮汐の影響を定量的に明らかにするために、日本東海岸で海上保安庁によって計測されているSGO-A観測網の過去のデータを解析した。本研究では、GARPOS(Watanabe et al., 2020)と呼ばれるGNSS-A解析ソフトウェアによって取り出されるGNSS-A観測中の平均音速度変化、音速度空間偏差とGNSS-A観測時のXBT、XCTD観測データを用いて議論する。
まず、数値的に再現した内部潮汐がGNSS-A観測中の場にどのように影響するかを評価した。図は2014年1月に熊野灘で計測されたGNSS-A観測中のXBT、XCTD観測の結果である。この時のモード１の内部潮汐の音速度場への影響は、実際に計測されたXBT、XCTD観測結果と合致した。また、GNSS-Aによる平均音速度変化と音速度空間偏差とも定量的に合致した。
GNSS-A観測における平均音速度と空間偏差の関係性から内部潮汐の水平空間波長を推定することができ、南海トラフ側（西日本の南側）ではXBT、XCTD観測データからモード１と考えられる観測時とそれ以外と考えられる観測時の推定波長の分布に明瞭な差があり、実際に各モードの波長がGNSS-A観測データに影響を与えていることが示唆される。すなわち、GNSS-A観測データから内部潮汐の水平空間波長を推定できていると言える。平均音速度と空間偏差の関係性から内部潮汐の流入の向きもわかり、一部の近傍観測点では同期した様子も確認することができる。しかし、非常に複雑な変化を伴う場合もあり、実際の内部潮汐がさまざまな要因によって変化している様がGNSS-A観測データに現れている。
本研究によって、内部潮汐がGNSS-Aに与える影響とそのメカニズムを初めて具体的に理解することができ、同時にGNSS-Aが副次的に内部潮汐を検知していることがわかった。内部潮汐のGNSS-Aへの影響の詳細な解明は、本観測の高度化および内部潮汐の理解に寄与する可能性がある。

謝辞：本研究は地震研究所共同利用ERI JURP 2024-Y-KOBO12，SECOM 科学技術財団，科研費学術変革領域 (A) “Science of Slow-to-Fast Earthquakes“のJP21H05200の助成を受けました．