地震後の電離圏変動を3次元解析で高精度に可視化

2025年6月6日

国立研究開発法人情報通信研究機構

名古屋大学宇宙地球環境研究所、オスロ大学理学研究科、京都大学生存圏研究所、情報通信研究機構の研究グループは、日本国内に整備された超稠密なGNSS観測網データを用いて電離圏トモグラフィー解析を行い、令和6年能登半島地震発生直後の電離圏応答について、時間的・空間的に展開する電離圏電子密度変動の3次元的な特徴を明らかにしました。

背景

GNSS受信機網の普及により、高度300km付近の電離圏での変動を水平方向2次元マップで捉えることが可能となり、近年、地震や火山、気象現象による電離圏への影響が明らかにされてきました(※1※2※3)。一方で、従来のこれらの2次元マップを利用した観測技術では、電離圏の鉛直方向の情報を得ることはできません。このため、擾乱の三次元的な構造やその発展過程を詳しく理解するには限界がありました。

内容

当研究グループで新たに開発した3次元電離圏トモグラフィー技術を、国土地理院のGEONET約1,300局およびソフトバンク社の3,300局を超えるGNSS受信機(※4)に適用し、従来の観測では捉えられなかった電離圏擾乱の三次元構造やその時間発展(四次元変化)を明らかにすることに成功しました。この技術を用いて、2024年1月1日に発生した令和6年能登半島地震の直後のデータを解析、震央を中心とした電離圏のプラズマの波面を立体的に確認し、その時間変化を明らかにしました。

令和6年能登半島地震後10分後、12分後、13分後の電離圏トモグラフィーの結果。(a)-(c)は地震の震央を含む緯度方向の断面、(d)-(f)は経度方向の断面で、色は、電離圏のプラズマ密度を表す。

成果の意義

本研究は、地震が引き起こす電離圏の変動を3次元的に捉え、その成り立ちや進展を詳細に明らかにした点で重要な結果です。本手法は、地震と宇宙環境の相互作用の理解促進に加え、より精度の高い電離圏監視の実現が期待できます。

※1: 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
https://www.nict.go.jp/press/2011/11/111104-02.html
※2: 宇宙まで届いた、竜巻をもたらす巨大積乱雲の威力
https://www.nict.go.jp/press/2013/11/01-1.html
※3: トンガ沖海底火山噴火がもたらした電離圏の穴
https://www.nict.go.jp/press/2023/05/22-1.html
※4: 「ソフトバンク独自基準点データの宇宙地球科学用途利活用コンソーシアム」の枠組みを通じて、ソフトバンク株式会社およびALES株式会社より提供を受けたものを使用

論文情報

雑誌名:
Earth, Planets and Space
論文タイトル:
Unveiling the Vertical Ionospheric Responses Following the 2024 Noto Peninsula Earthquake with an Ultra-Dense GNSS Network
著者:
Weizheng Fu(名古屋大学宇宙地球環境研究所), 大塚雄一(名古屋大学宇宙地球環境研究所), Nicholas Ssessanga(オスロ大学理学研究科), 新堀淳樹(名古屋大学宇宙地球環境研究所), 惣宇利卓弥(京都大学生存圏研究所), 西岡未知(情報通信研究機構), Perwitasari Septi(情報通信研究機構)
DOI:
https://doi.org/10.1186/s40623-025-02211-y

関連発表

問い合わせ先

国立研究開発法人情報通信研究機構
電磁波研究所 電磁波伝搬研究センター
宇宙環境研究室

西岡未知
Septi Perwitasari