地磁気観測所は、その施策目標として、地球電磁気的手法による地球環境の監視と防災業務への貢献を掲げることとし、このための手段として、
(1) 地球電磁気的手法による地球環境の観測の的確な遂行を実施するとともに、
(3) 地球環境監視並びに防災業務へ観測の成果を高度に活用するための手法の開発を推進することとする。
当所における調査研究業務は、これらの業務を高度化しより的確に実施するために行うものである。
地球電磁気的手法による地球環境の観測の的確な遂行として、地磁気観測に関して、人工擾乱の影響などのノイズを把握し、効率的に除去・補正するための手法を開発するとともに、補正処理結果の妥当性について客観的評価を行う。また、地磁気現象を効率的かつ客観的に検出するための手法の開発を目指す。そのために地磁気現象データの統計的調査研究や人工衛星で観測された外部情報などを活用した地磁気現象の早期把握に向けた研究に取り組む。地磁気絶対観測については、将来的には完全自動計測を目指し、これまでベクトルプロトン方式が調査されてきたが、現在の国内外の技術開発動向を踏まえて実用性の検討を進めるために、DI方式へと調査の重点を移行することとし、この方式による試作器の試験方法や実用化を想定した観測方法について検討し、測器開発を効率的に進められるよう調査を行う。これと並行して、国立極地研究所と共同で、DI方式による測器の試作・試験を行い実用可能性について探る。
観測成果の公表に係わる調査研究として、当所の地磁気観測データの有効利用を広く促進するため、過去のアナログ記録から高時間分解能で高品位なデジタル記録への変換プログラムを開発してきた。正確なデータを公開する前の課題として、アナログ記録からデジタル変換して得られた変化観測値を絶対値化するための正確な補正値(感度、基線値等)を充分に調査しておく必要がある。また、デジタル毎分値化の際には、より高い分解能で補正値を設定する手法についても調査を進める。
観測成果・技術の利用に関する調査研究では、地震予知関連として、伊豆半島東部の群発地震近くで大学等と協同して観測し、ノイズ除去等によりシグナルの検出精度を上げることを試みつつ、他機関のデータとも総合して解析を進める。また、東北地方太平洋沖地震と関連した地磁気変動の調査として国内地磁気観測点の観測データを詳細に検討し物理像を明らかにする。火山噴火予知に関しては気象庁、気象研究所、大学などと協力し、近年地震・地殻変動観測機器の整備された活動的火山を中心に地磁気変動の調査を進め、総合的な解析を試みる。
○ 施策目的
常時連続して計測する地磁気変化観測の測定値には、自然の地磁気変化に加えて、地盤の傾斜変動、磁力計の経年変化、人工的な擾乱などによる見かけの変動が含まれている。この見かけの変動を補正し観測精度を維持するために絶対観測を実施している。平成23年度までに実施した調査研究により、絶対観測の良否判定手法を改善し、女満別、鹿屋両観測施設における絶対観測の精度を維持しつつ省力化することが可能となった。
地磁気変化観測データについては、人工擾乱計測システムを活用し、各種擾乱の影響を補正し、公表値としている。近年、観測所・観測施設周辺の開発などの影響により人工擾乱の発生頻度が益々高くなってきており、また、今日の厳しい行財政事情にもとづく業務の減量・効率化への要請に答えるためにも、この補正処理をより一層効率的に行うことが必要となっている。
また、人工衛星の実利用分野への拡大などにより、磁気嵐などの地磁気現象が日常生活にも大きな影響を及ぼす可能性が高まっている。地磁気現象についての情報の利用価値を高めるには、地磁気現象データを速やかに公開することが必要である。このため地磁気現象読み取りを効率的かつ客観的に行い、現象発生を早期に把握し、さらに、その公開方法を改善する必要がある。
○ 調査研究への取り組み
地磁気連続観測データに含まれる人工擾乱の影響などのノイズを把握し、効率的に除去・補正するための手法を開発するとともに、補正処理結果の妥当性について客観的評価を行う。
地磁気現象を効率的かつ客観的に検出するための手法の開発を目指すとともに、得られた情報をより活用しやすい形で、迅速に公表するための調査を行う。また、地磁気現象データの統計的調査研究や人工衛星で観測された外部情報などを活用した地磁気現象の早期把握に向けた研究に取り組む。
推進すべき課題：「人工擾乱補正処理効率化のための開発研究」（重要課題）］
推進すべき課題：「地磁気現象検出の迅速化と地磁気現象に関する情報活用に関わる調査」（重要課題）］
○ 施策目的
地磁気観測は連続観測とそれを補正する間欠的な絶対観測から成り立っている。連続観測については遠隔操作を含めて自動計測、収録が実現しているが、絶対観測については磁性などの問題のためいまだ自動化は困難な状況である。これまでもDI(偏角、伏角)測定の他にもコイル磁場を組み合わせる方法、GPSを利用した偏角測定などが検討されているものの、自動測器による定常的な絶対観測は未だ実現していない。
しかしながら現在の地磁気絶対観測で広く用いられているFT型経緯儀が将来にわたって供給されるのかなど不確実な要素もあり、今後の地磁気絶対観測の方法について検討は避けて通れない課題であると考える。また地磁気絶対観測の自動計測は、地磁気観測所の業務にも大きな効率化をもたらすものであり、現在の技術動向を広く活用し自動化の可能性に関して調査を進める必要がある。
○ 調査研究への取り組み
地磁気絶対観測の自動計測手法については、平成23年度の調査研究で実施され、これまで困難とされていた偏角についても、ベクトルプロトン方式にて、絶対観測値の計測が可能であることが示された。しかし、実用性の検討を進めるには、具体的な装置のデザインを検討した上で試作器を製作する必要がある。一方、DI方式については、まだ実用化までには至っていないが、海外で絶対観測自動観測装置の試作・試験が行われ、国内においても最近、測器の開発が始まろうとしている。
以上のことから、ベクトルプロトン方式からDI方式へと調査の重点を移行し、この方式による試作器の試験方法や実用化を想定した観測方法について検討し、測器開発を効率的に進められるよう調査を行う。
これと並行して、「南極地域観測Ⅷ期6ヶ年計画」における萌芽研究観測に国立極地研究所と共同で応募し、DI方式による測器の試作・試験を行い実用可能性について探る予定である。
[推進すべき課題：「地磁気絶対観測の自動計測手法の調査」（重要課題）]
○ 施策目的
観測成果の公表についての中長期的な課題としては、観測成果の公表・提供手法の改良や、蓄積された観測成果の品質や過去の観測技術に関する調査をあげることができる。これまで、地球電磁気データの公開および提供に関連してデータ・フォーマットの検討、データ・サーバの構築、データ提供の手段となるホームページの充実などの取り組みがなされ、平成19年度には2001年以降の地磁気データについてオンラインでの公開が実現している。
このようなデータ利用に関する近年の利便性の向上は、インターネットなど利用環境の発展もさることながら、デジタル値によって観測データの取得・保存が行われることが前提となっている。しかしながら、約100年におよぶ当所の歴史の中では、蓄積された高品質なデータの多くはアナログ記録（ブロマイド）として保存されており、代表的なデジタルデータである地磁気毎分値が利用できるのは、柿岡でも高々過去35年余りに過ぎない。当所の地磁気観測データの持つ本来の価値を明らかにし、また広く有効な利用を促進するためには、過去データをより利用しやすい形態で提供すること、すなわちアナログ記録から高時間分解能の高品位なデジタル記録への変換を進めることが不可欠である。
○ 調査研究への取り組み
地磁気アナログ記録（ブロマイド）からデジタル毎分値への変換については平成20、21年度に調査研究を実施し、ブロマイドのスキャン画像からデータの自動読み取りを行うプログラムの開発を通じて、デジタル毎分値化が技術的に可能であるとの見通しを得ている。また、試験的なデジタル毎分値化および毎30秒値化データについて、並行観測が行われていた光ポンピング磁力計による毎分値および毎秒値との比較を行い、自動読み取りが充分な精度で行われていることを明らかにした。さらに、急変化時の認識精度向上・処理環境の改良等を行い、磁気嵐時の毎分値についても精度良く求められた。
一方、正確なデータの公開を考えた場合、変化観測値を絶対値化するために正確な補正値(感度、基線値等)の情報が長期間に亘って必要であり、これらのデータの検討が充分になされていないなどの課題が残されており、デジタル毎分値化の際には、より高い分解能で補正値を設定する必要があるため、その手法についても検討する必要がある。
これらの課題に関する調査研究は平成22年度から3年計画で着手しており、引き続きこの調査研究を実施する。
また、平成24年度のデータベース科研費に「1920年代にまで遡る高時間分解能地磁気デジタルデータベース」として、京都大学地磁気世界資料解析センターと共同で申請を行っている。
［推進すべき課題：「地磁気ブロマイド記録によるデジタル毎分値に関する調査」（重要課題）］
○ 施策目的
科学技術・学術審議会より「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画の推進について(建議)」(平成20年7月17日)が出された。気象庁は、この観測研究計画実施機関であり、当所においても積極的に対応していく必要がある。
地震活動あるいは地震予知については従来より電磁気的手法による取り組みがなされてきた。これまでも多くの断層等で地磁気観測、地電流観測等による調査実績があり、これら成果を踏まえて、今後も積極的な取り組みを続けることは当所の責務でもある。さらに平成23年3月11日に東北地方太平洋沖地震が発生したが、昨年度の調査研究において北海道～中部日本の各地磁気観測点における全磁力連続観測データを検討した結果、この地震による地磁気変動と見られる現象が捉えられている可能性が明らかになった。このような現象は地震に関連する地磁気変動が捉えられた数少ない事例であり、この全体像を定量的に解析し変動原因を明らかにする事が重要と考えられる。
また、火山噴火予知については、地磁気全磁力観測による火山活動評価に一定の成果が認められており、気象庁火山監視・情報センターにおいても全磁力繰り返し観測が取り入れられている。当所としては今後も火山監視技術の高度化、新たな技術開発を目指し、監視・予知業務へ貢献すべきと考える。これまでの手法は火口周辺での地磁気全磁力値の変動から地下の熱活動の消長や活動域の移動などを推定するというもので、幾つかの火山において実際に変動を捉えるなど成果をあげてきた。今後は、気象庁、気象研究所、大学などと協力し、地震・地殻変動観測と併せて地磁気を含めた総合的な地殻活動観測を行うことによりマグマや熱水活動の様態を詳細に把握する技術への貢献が重要と考えられる。
○ 調査研究への取り組み
地震及び火山噴火予知のための観測研究計画の推進についての建議で、特に当所に関連の深い課題に取り組む。
伊豆半島東部では、御石ヶ沢付近での全磁力の減少は現地での伏角測定により局域的な差異があることが判明したことから、見かけ上の変化(DI効果)であるとの解釈が関係者間では広く認識されている。このため大学等と協同して伊東の群発地震をターゲットに観測点を再配置して全磁力連続観測を継続するよう方針変更して進める。観測データの特性把握、ノイズ除去等によりシグナルの検出精度を上げることを試みつつ、他機関のデータとも総合して解析を進める。さらに東北地方太平洋沖地震と関連した地磁気変動の調査として国内地磁気観測点の観測データを詳細に検討し物理像を明らかにする。
火山噴火予知については、昨年度までに地震・地殻変動観測網の整備された火山を中心に、地磁気との総合的地殻活動に重点を置いてマグマや熱水対流系の活動を詳細に把握するための技術開発に貢献するべく、地磁気観測を適切に行っていくこととする。
［推進すべき課題：「伊豆半島東部における地磁気全磁力及び自然電位観測」（重要課題）］
［推進すべき課題：「東北地方太平洋沖地震に関連する地磁気変化」（重要課題）］
［推進すべき課題：「活動的火山における地殻活動と地磁気変化の対応関係に関する調査」（重要課題）］
