ＮＩＣＴ、東北地方太平洋沖地震後に震源付近で波紋状に広がる大気波動を観測

東北地方太平洋沖地震後、高度３００ｋｍ上空に現れた波紋状の波

〜大気の波が電離圏まで到達〜


　独立行政法人情報通信研究機構（以下「ＮＩＣＴ」、理事長：宮原　秀夫）は、２０１１年３月１１日、東北地方太平洋沖地震発生の約７分後から数時間にかけて、高度３００ｋｍ付近の電離圏（＊１）に、震源付近から波紋状に広がる大気波動を観測しました。この現象は、国土地理院のＧＰＳ受信機網とＮＩＣＴの電波観測網により明らかになったもので、地震後に、震源付近の海面で励起された大気の波が電離圏まで到達したものと考えられます。

　このような地震後の電離圏内の大気の波について、現象の全体像を高い分解能かつ広範囲で詳細に観測したのは、今回が初めてです。今回の観測結果は、電離圏の変動に下層大気がどのように影響を及ぼすかを明らかにする研究の一端であるとともに、宇宙からの津波監視等にも応用できる可能性を示しています。



【経緯】
　ＮＩＣＴは、イオノゾンデ（＊２）網による電離圏定常観測に加え、京都大学・名古屋大学と共同して国土地理院のＧＰＳ受信機網（以下「ＧＥＯＮＥＴ」）を利用した電離圏全電子数（以下「ＴＥＣ」）観測（＊３）を行っています。この観測の中で、２０１１年３月１１日１４時４６分に発生した東北地方太平洋沖地震（マグニチュード９．０）の約７分後から数時間にかけ、宇宙の入り口である高度３００ｋｍ付近の電離圏と呼ばれる希薄な大気中に、震源付近から波紋のように拡がる大気波動をとらえました（図１参照）。

【今回の観測】
　ＴＥＣ観測によると、震央（北緯３８．３２２°東経１４２．３６９°アメリカ地質調査所による。）から、約１７０ｋｍ南東にずれた場所（以下「電離圏震央」）を中心に、地震の約７分後から波が現れ始め、同心円状に広がっていました。（図２参照）。この電離圏震央は、海底津波計等で推定された津波の最初の隆起ポイントとほぼ一致していました。同心円状の波は、西日本では１８時００分　頃まで観測されていました。
また、イオノゾンデを用いた電離圏電子密度の高度分布の観測によると、地震直後の高度分布が通常の滑らかな分布とは異なって乱れており、２０〜３０ｋｍの鉛直波長を持つ波が高さ１５０〜２５０　ｋｍの電離圏内を伝播していたことが分かりました（図３参照）。

【考察】
　これらの観測結果から、巨大地震は、地中の波（地震波）、海洋の波（津波）だけではなく、大気の波を起こし、その大気の波が電離圏まで到達したと考えられます。このような電離圏内の波は、２００４年のスマトラ地震や２０１０年のチリ地震等、ほかの巨大地震でも観測されていますが、高い分解能かつ広範囲に、現象の全体像を詳細に観測できたのは今回が初めてです。

【今後の展望】
　今回の観測は、高度な衛星測位や衛星・地上間通信等に影響を与える電離圏の変動（図４参照）に、下層大気がどのように関わっているかを明らかにする研究の一端であるとともに、宇宙からの津波監視といった実利用にも応用できる可能性を示しています。
　なお、本研究結果の詳細は、「地球電磁気・地球惑星圏学会　総会および講演会　（２０１１年ＳＧＥＰＳＳ秋学会）」（２０１１年１１月３日（木）〜６日（日）神戸大学にて開催）で発表します。また、初期解析結果をまとめた論文は、英文科学誌『Ｅａｒｔｈ，　Ｐｌａｎｅｔｓ　ａｎｄ　Ｓｐａｃｅ』誌に掲載されました。


　※　参考資料は、関連資料参照