Heki [2004] に倣い

1. T/P ECCO Metsahovi 7806 UP 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 • 観測される地球物理学現象に伴う荷重変動は計算可能 周期変化 [荷重変化， 　スケール変化] 　ノイズ 　　　　など • 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 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 GEONETUP　地域毎の平均 GEONET IGS IGSUP　地域毎の平均 結　果 振 幅 時 系 列 東北 中部 中国 九州 北海道 関東 近畿 四国 Mean South America Africa Australia 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） rms0.4mm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！