その上昇率 Average T and its increase 前回の復習：世界の平均気温と その上昇率　Average T and its increase 客観的な事実として疑いの余地なし An observational fact!

測地学で地球温暖化の何が見えるか？ 1. 氷河・氷床の融解 2. 海面上昇 How can geodesy observe global warming 1. 氷河・氷床の融解 Melting ice 2. 海面上昇 Sea level rise

スイス、アレッチ氷河（1890年と2005年）Nature News, 2010 ヒマラヤ、AX010氷河 (名大・雪氷圏変動研究室) パタゴニア、ウプサラ氷河の末端付近（1993年11月と1999年3月） http://npo-glacier.at.webry.info/200801/article_11.html

重力時間変化を測るための双子衛星Twin satellite to measure time-variable gravity

平均的な重力変化率 2004-2014 Average Dg rate (山岳氷河と大陸氷床の融解 melting ice sheet & glacier） GRACEの利点　Benefit of GRACE 1. 行かなくてもよい No field works 2. 広域を把握できる Large region 2013年から怪しい振る舞い Strange behavior since 2013

How can geodesy observe global warming 測地学で地球温暖化の何が見えるか？ How can geodesy observe global warming 1. 氷河・氷床の融解 Melting ice 験潮儀 （潮位計） Tide gauge 2. 海面上昇 Sea level rise 370 Gtの氷水で 1mmの海面上昇 （収支は合っているか？） 370 Gt water causes 1mm SLR: Are 1 and 2 consistent?

検潮儀による海水準変動 SLR observed by tide gauges 60年以上の観測データのある検潮儀 > 60 yrs　 検潮儀による海水準変動 SLR observed by tide gauges 1.5±0.5mm/年 (Douglas et al., 2001) 検潮儀の分布　(Woodworth and Player, 2003) 30年以上の観測データのある検潮儀 > 30 yrs　

SLR observed with tide gauges 検潮による海水準変動 SLR observed with tide gauges 約20cm

衛星搭載高度計 Radar altimetry 海面高を測るための衛星 Satellite to measure SSH 地殻変動の影響を受けず、 沿岸部に限定されない 衛星搭載高度計 Radar altimetry

海面高度計による海水準変動 季節変化（冬に低下） SLR observed with satellite altimetry 二月の重力 February gravity 海面高度計による海水準変動 SLR observed with satellite altimetry 北半球の雪は陸に降る snow 季節変化（冬に低下） Seasonal change (low in winter)

海面高度計による海水準変動（季節変化除去） SLR observed with satellite altimetry (seasonal removed) 移動平均 Running mean 十日毎のデータ 平均的な傾きaverage rate：2.92±0.06 mm/年 氷の融解分は1.2 mm/年(IPCC, 2007) Ice melting contributes 1.2 mm/yr

海面上昇の二大原因 Two factors for SLR 〇陸氷が海に移動 land ice goes to sea 〇海水の熱膨張 Thermal expansion ×海氷の融解 Melting of sea ice 海水の膨張 Expansion of seawater 海水量の増加 increase of seawater 海水温 temperature

海水熱膨張による海面上昇 SLR by thermal expansion アルゴフロートによるその場計測 in-situ measurement 気象庁HPより 平均1.1 mm/年 気象庁HPより

なぜ地震が起こるのか？ Why do earthquakes occur? 地球の熱とダイナミクス 日置 幸介 宇宙測地学研究室 Heat inside the earth and geodynamics 日置　幸介　宇宙測地学研究室 Kosuke Heki Space Geodesy Group

地球内部物理学 (宇宙測地学研究室 日置) 1. 質点としての地球の力学 Earth as a point mass 地球内部物理学　 　　　　　　　　(宇宙測地学研究室　日置) 1. 質点としての地球の力学 Earth as a point mass 　　公転・ケプラー運動 Orbital motion 2. 剛体としての地球の力学 Earth as a rigid body 　　地球の慣性モーメントと自転 MOI and rotation 3. 極運動と自転速度変動 Polar motion and DLOD 　　チャンドラー運動、地球ー月の力学進化 Chandler Wobble, Earth-Moon system

4. 流体としての地球 Earth as a fluid 　　地球の形、地球楕円体、ジオイド Shape, ellipsoid, Geoid 5. 弾性体としての地球 Earth as an elastic body 　　地球潮汐、分潮、ラブ数 Earth tide, tidal components, Love number 6. 地球の重力とその変動 Earth’s gravity 　　重力異常、アイソスタシー Gravity anomaly, isostasy 　　

7. 現実的な地球・地球熱学 Realistic earth 　　粘弾性、マントル対流、プレート運動 viscoelasticity, mantle convection, plate motion 8. 固体地球の中の波動と振動 Wave and oscillation 　　地震、地球自由振動 Earthquake, Free oscillation 9. 固体地球の電磁気学 Electromagnetics 　　地球磁場 Geomagnetism

Q.なぜ・・・？ Why? A.・・・だから Because …

Q.地震はなぜ起こるか？ Why do earthquakes occur? Because faults rupture

Nobi Eq. and the Neodani Fault 濃尾地震 (1891) と根尾谷断層 Nobi Eq. and the Neodani Fault

Q.断層はなぜずれるか？ Why do faults rupture? Because the stress accumulates in the rock

Q.大地になぜ応力がかかるか？ Why does the stress build up? A.沈み込むプレートが海溝で押すから Because the subducting plate pushes the arc

Japan Trench 日本海溝 太平洋プレート Pacific Plate

Movement of the tectonic plates 世界のプレート運動 (UNAVCO webpage) Movement of the tectonic plates

Q.なぜプレートは動くか？ Why do plates move? Because the mantle convects

冷たい、重い、Cold and dense 地震波速度速い Large V 　＝　下降流 Downward flow 熱い、軽い、Hot and light 地震波速度遅い Small V 　＝　上昇流 Upward flow

Q.なぜマントルは対流するか？ Why does the mantle convect? Because its hot inside and cold outside

レーリー数が十分大きい（対流が起きるための条件） Rayleigh number is large enough (condition for thermal convection) 3000 2000 1000 4000 5000 温度 Temperature　K 500 深さ　km Core Mantle Plate 等温核と熱境界層ができる Isothermal core and thermal boundary layer

食べ物で言うと Food

ラーメンの温度を保つ工夫 １．とろみをつける（粘性係数を上げる） ２．ラードの膜をつくる レーリー数を下げて熱対流を抑える 熱境界層として等温核（スープ）を保温

もうひとつの札幌名物：スープカレー 特徴１：スープのようにさらさら 特徴２：辛い 特徴３：すぐ冷める （何故かわかりますか？）

粥　Porridge High viscosity Small Rayleigh number 湯　Soup

Q.なぜ地球の中は熱いか？ Why is it hot? A.生まれつき熱い Born hot A.原子力で　　 保温される Secondary heat by radioactivity

中間まとめ interim summary 地震（地震動）Shaking 固い地球？ 断層ずれ Faulting Hard? 断層ずれ Faulting 地殻応力（ひずみ）Crustal stress 原因 cause プレート相対運動 Plate motion 熱対流 Thermal convection 柔らかい地球？ Soft? 地球深部の熱 Heat within the Earth

It is both hard and soft (viscoelastic) 硬そうで柔らかそうな地球 (粘弾性） It is both hard and soft (viscoelastic) 流体（粘性流体）Fluid (viscous) 固体（弾性体）Solid (elastic)

マックスウェル物質 ばね ダッシュポット Maxwell substance 弾性 粘性 k Spring Dashpot viscous elastic 粘性 viscous η k ばね Spring ダッシュポット Dashpot

Ductile earth : manifestation in its shape 柔らかい地球：地球の形 Ductile earth : manifestation in its shape 赤道半径 equatorial radius 極半径 polar radius 遠心力 centrifugal force 赤道半径 - 極半径 ~ 20 km 扁平率~ 20 km/6000 km = ~ 1/300 flattening

土星 Saturn 地球 扁平率 f ~ 1/300 扁平率 f ~ 1/10 The Earth 2p/w : 0.444 日 r　: 0.69 g/cm3 2p/w　: 1 日 r　: 5.52 g/cm3 扁平率　f ~ 1/300 扁平率　f ~ 1/10

ざくろ石 garnet 地殻 crust 核 core マントル mantle ペリドット (かんらん石) 玄武岩 花崗岩 他 鉄 Fe ペリドット　(かんらん石) Peridot (Olivine) ざくろ石 garnet スピネル spinel 地殻 crust 玄武岩 花崗岩 　他 核 core マントル mantle 鉄 Fe ニッケル Ni コバルト Co 59% かんらん石 olivine 29%　輝石 pyroxene 12%　ざくろ石 garnet (上部マントル upper mantle)

固体の流動 Flow in a solid ディスロケーション（転位）の例。塩の結晶粒子は、立方格子状に塩素とナトリウムが交互に並ぶ。 Dislocation migrates in a crystal

マントル中の熱対流 Thermal convection of mantle 冷たい cold 熱い hot リソスフェア (プレート) Lithosphere (plate)

プレートテクトニクス Plate tectonics (発散境界 divergent boundary) 大陸移動 Continental drift リソスフェア （プレート） lithosphere 海洋底拡大 Ocean floor spreading

Continental drift (up to ~10 cm/year)

プレートテクトニクス Plate tectonics (収束境界 convergent boundary) リソスフェアの沈み込み subduction of lithosphere 弧状列島 Island arc リソスフェア （プレート） lithosphere

月の sinuous rille (溶岩流のあと formed by lava flow)

Can keep warm if S (surface area) is small and V (volume) is large 体積のわりに表面積が小さいと冷めにくい Can keep warm if S (surface area) is small and V (volume) is large 丸っこい人ほど 冷めにくい The rounder the warmer 大きい人ほど 冷めにくい The larger the warmer

＝熱境界層 Thermal boundary layer （低温で流動性を失った外殻） リソスフェア （岩石圏） lithosphere ＝熱境界層 Thermal boundary layer （低温で流動性を失った外殻） 単一プレート （動かない蓋） Single plate (stagnant lid) プレート・テクトニクス Plate tectonics

地球のダイナミクスを測る Measurements in geodynamics マントルの対流を測る Mantle convection ・動きは直接測れない (direct measurement impossible) ・グローバル地震学でスナップショットを見る (snapshot by global seismology) プレートの動き（マントル対流の地表部分） Plate motion ・VLBI/SLR/GPSで測ることができる (Space geodesy can see it) プレート境界でのひずみの蓄積 Strain accumulation ・GNSSで測ることができる (GNSS can measure it)

衛星で位置を知る Positioning with satellites z y x

Global Positioning System GPS Global Positioning System

Determination of XYZ coordinates of antenna GPS No.1 No.2 No.3 衛星ーアンテナ間の距離を マイクロ波で測定 Measuring the distance between satellite and antenna with microwave signals アンテナのXYZ 座標を決定 Determination of XYZ coordinates of antenna

太平洋プレートの運動 Pacific plate motion ハワイ Hawaii (太平洋プレート)

Multi-GNSS: Not only GPS anymore GLONASS (Russia) GPS (USA) oldest GNSS Galileo (EU) QZSS (Japan) Beidou (China)