富山大学は9月13日、高周波の電波を観測することにより、地殻活動に伴う電磁気現象を安定的に観測する手法を開発し、さらに、スーパーコンピュータを用いたシミュレーションにより、その発現メカニズムの解明に成功したと発表した。
同成果は、富山大 学術研究部 工学系の藤井雅文准教授によるもの。詳細は、米国地球物理学連合会が刊行する電磁波伝搬に関する全般を扱う学術誌「Radio Science」に掲載された。
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地震前兆時などに地表面に電荷が出現すると電磁波が影響を受け、異常な伝搬をする。特に、通常ありえない地点へ長距離伝搬する可能性が示された(出所:富山大プレスリリースPDF)
地震活動や地殻活動により地中の岩盤に強い力が作用すると、岩石を構成する元素の状態がわずかに変化する。そして、さまざまな物理的な効果により、電気を帯びた粒子などが生じ、それが地中や地表面を伝って移動することが知られており、その現象や副次的に発生する電気および磁気的な現象のことが、地震活動や地殻活動に伴う電磁気現象と呼ばれている。
この現象に関する観測結果は、これまでにも報告されてきたが、観測の再現性が乏しいため(科学は再現性がとても重要視される)、研究者の間では懐疑的な見解も少なくなかったとする。しかも、こうした自然現象に伴って発生する信号は非常に微弱な上に不規則であり、その観測は容易ではないことも研究の進展を困難にしていたという。そこで研究チームは今回、低雑音かつ高感度な観測装置を開発し、それを用いた長期観測を行うことにしたとする。
今回の研究では開発された観測装置を用いて、およそ10年にもわたる長期間の観測が実施された。それにより、異常な電磁気現象が地殻活動により生じる可能性が確認されたという。
またこの異常現象が、山岳や海岸の複雑な地形の表層に静電気のような電荷が出現した場合に電波が強く散乱されて生じることを、スーパーコンピュータを用いたシミュレーションにより解明することにも成功したとする。なお電磁波の散乱とは、光や電波などの電磁波が空間を伝わる際にさまざまな障害物によって進路を妨げられ、四方八方へ飛び散るように伝わる現象のことである。
また今回の長期観測において観測された一例として、2022年3月16日23時36分ごろに発生した「福島県沖地震」が紹介された。同地震の震源は福島県沖の深さ約57kmで、マグニチュードは7.4。宮城県登米市、同県刈田群蔵王町、福島県伊達郡国見町、同県相馬市、同県南相馬市の5つの市町村で最大震度6強が観測されたほか、北海道から九州までの広い地域で地震が観測され、上述した5つの市町村以外でも震度6弱が観測された地域もあった。この時の電磁波観測では、地震が発生するおよそ半日前から、顕著な異常現象が観測されていたという。
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2022年3月16日福島県沖地震M7.4(点線円内、最大震度6強、死者4名、負傷者多数、火災十数件)の発生前後に富山県富山市、同八尾町、静岡県磐田市で観測された前兆信号例(右グラフの灰色背景部前後)。その他、多くの地震について同様の異常信号が検出されており、気象庁地震データベースとの整合性が確認されている(出所:富山大プレスリリースPDF)
研究チームは現在、機械学習を用いた信号解析により、今回の研究結果の観測データと日本における地震活動の関連性を推定する研究を推進中としている。地震は不規則な自然現象であり、その予測は容易ではないが、今後さらに観測データをより多く蓄積していくことにより、地震活動の前後における異常信号をより詳細に調査、探究していくとしている。
