D125-P002 日本地球惑星科学連合2006年度大会 2006年5月16日 Estimation of mass-redistribution-induced crustal deformation due to the Earth's fluid envelope to GPS site coordinate time series ＊ 瀧口　博士 情報通信研究機構　鹿島宇宙技術センター， 福田　洋一 京都大学大学院　理学研究科 GSI’s F2 solution はじめに 定常変動 精密測位に影響する荷重変動 計算可能なものは計算 ルーチン化 グローバルデータ 時空間分解能 今後も更新されるもの 全体像の把握 精密測位から荷重変動を取り除く GPS座標時系列 SLR解析 TOPCON　⇒ 　Trimble 有珠山噴火 地球表層流体による 荷重変動 大気・水などの移動 　⇒　質量再分配 　⇒　荷重の変化 精密測位 宇宙測位技術の発展， 精度の向上 十勝沖地震 非定常・非周期変動を 議論する為には周期変化は取り除かなければならない 周期変動を数学的に除去 ←　隠れているシグナルを取り除く可能性 アンテナ交換 精密測位において荷重変化の影響を無視できない トレンドおよびステップの除去 VLBIやGPSで実際に観測される 周期変化 [荷重変化， 　スケール変化] 　ノイズ 　　　　など 観測される地球物理学現象に伴う荷重変動は計算可能 荷重変動に埋もれているシグナルの検出 解析手順の一つに 計算可能な荷重変動は計算して取り除く！ GPS座標時系列の補正 荷重変動の計算 使用データ 大気荷重：大気圧 NCEP/NCAR Reanalysis 1 Surface Pressure 2.5°×2.5°，6時間毎 1996/1/1 – 2004/7/31 非潮汐海洋荷重： 　海面高変動（Topex/Poseidon) WOCE version 3，1.0°×1.0°，5日毎 AVHRR，海面温度を用いて補正（6mm/℃） 1996/1/2 – 2001/12/31 　海洋底圧力変動 ECCOモデル， 1.0°×1.0°，12時間毎 1996/1/1 – 1999/12/31 陸水荷重 　土壌水分 Yun Fan and Huug van del Dool [2004] 0.5°×0.5°，月平均 1996/1 – 2004/8 積雪荷重（日本のみ） AMeDAS，国内284点　⇒　高度・密度補正 IGS観測点 JPLで解析 GIPSY-OASIS II [Heflin et al., 2002] 1997年以前からの データがある 107点を使用 前処理 経年変動とステップを除去 GEONET観測点 国土地理院の ルーチン解：F2解 Bernese ver 4.2 [Hatanaka. 2003] データ量の多い， 892点を使用 前処理 Berneseのバグ補正 固定点の変更 経年変動とステップを除去 Convolution Method　（Farrell, 1972） 質量分布とグリーン関数によるコンボリューション積分 鉛直方向の弾性変形L ρ：平均密度(大気や海水) H：入力データ（大気圧変動） GL：Green関数　1066A地球モデル T：方位角αにおける三角関数 海陸データ 世界 ：　5'×5' （0.083°×0.083°) 日本周辺 ：　1.5"×2.25" 補正方法 荷重変動時系列 入力データの時間分解能の違い 荷重時系列の形式や品質をそろえる GPS座標時系列　：　日毎 日毎に補間 ローパスフィルターをかける 1ヶ月以下の短周期成分を取り除く 100日　：　荷重時系列とGPS座標時系列の 　　　　　　 コヒーレンスの結果から Snow Depth Corrected Snow Depth Heki [2004] に倣い 0.5°×0.5° 水換算 （cm） 大気荷重 内陸部で大 水平成分：2mm ，垂直成分：6mm 非潮汐海洋荷重 T/P とECCO で地域差， ECCO-NTOL が相対的に変位小 海岸線で大 水平成分：3mm ，垂直成分：10mm 陸水荷重 水収支の活発な地域で大 水平成分：3mm ，垂直成分：15mm 　大気荷重＋非潮汐海洋荷重(T/P)＋陸水荷重＋積雪荷重 　大気荷重＋非潮汐海洋荷重(ECCO)＋陸水荷重＋積雪荷重 　大気荷重＋非潮汐海洋荷重(T/P)＋陸水荷重 　大気荷重＋非潮汐海洋荷重(ECCO)＋陸水荷重 　大気荷重のみ 　非潮汐海洋荷重のみ（T/P） 　非潮汐海洋荷重のみ（ECCO） 　陸水荷重のみ 　積雪荷重のみ 月毎の推移 差は，最大1.5mm Metsahovi 7806 UP T/P ECCO 評価基準 AL+T/P-NTOL+CWL 年周変化がどの位小さくなったか GPS座標時系列 年周＋半年周でフィッティング 　⇒　年周振幅 A1 GPS-Loads時系列 年周＋半年周でフィッティング 　⇒　年周振幅 A2 　A2がA1に比べ，どの位小さく 　なったかで評価 ＝　GPSの年周変化のうち， 　荷重変動でどの位説明できるか AL+ECCO-NTOL+CWL AL T/P-NTOL ECCO-NTOL CWL GEONET　UP　地域毎の平均 GEONET IGS IGS　UP　地域毎の平均 NS EW UP AL+ T/P +CWL +SL 17.5 30.7 18.5 AL+ECCO+CWL +SL 14.7 23.9 3.0 AL+ T/P +CWL 15.4 21.1 24.4 4.9 5.1 17.0 14.5 17.8 17.7 1.9 7.5 18.6 AL 9.0 9.4 15.9 -2.6 4.1 4.5 T/P-NTOL 15.1 13.7 17.6 -0.2 -1.9 1.1 ECCO-NTOL 15.5 9.6 7.7 -1.5 1.5 1.7 CWL 7.2 8.5 4.4 8.9 4.7 13.2 SL 8.4 15.2 -1.1 ％ 結　果 振 幅 時 系 列 東北 中部 中国 九州 South America Africa Australia 北海道 関東 近畿 四国 Mean Antarctica North America Europe Asia Island Mean Localな影響の抽出が可能 ←　最小二乗法で周期成分を取り除く場合との違い ←　年周振幅の評価では分からない NS：1.1mm EW：1.3mm 複数の荷重を用いた方がよい 年周振幅の増減で評価できない場合もある Slow Slip イベント 1997年　豊後水道 LHAS CIT1 荷重変動時系列で GPS座標時系列の補正 荷重時系列の計算 荷重変動 比較的内陸部で変位が大きい GPS座標時系列補正 周期性 20％軽減　（AL+T/P-NTOL+CWL) ＝　荷重変動が周期変化の20％ IGS　　　　：　水平成分　2～7％， 　　　　　　　　 垂直成分　20％ GEONET ：　水平，垂直成分　20％ 時系列 隠れていたシグナルを抽出 ローカルな変動 長周期の変動，一時的な変動， 変動の変化 ←　別の荷重の変動， 　　 環境変化，人口ノイズ Slow Slipイベントにも適用可能　 rms 0.4mm 従来の方法　＊ イベントの起こっていない時期 最小二乗法でトレンドおよび 年周と半年周変動を推定 イベント時の時系列から除去 荷重補正（Case4）　・ 比較：両者のrms 隠れていた長周期の変動が現れる 長周期な変動を取り除くと，別の変動が現れる ROCK TSKB 変動の様子が変化 別の変動が残る　（地下水変化） rms　0.4mm程度で一致 Slow Slipイベントの解析時に荷重補正が有効 ※　本研究で計算した荷重変動時系列を公開予定です．　評価してください！