防災・災害

陸域観測技術衛星「だいち」(ALOS)による東日本大震災の緊急観測結果(6)

2011年3月11日14時46分頃(日本時間、以下同じ)、東北地方の太平洋沖(北緯38.32°、東経142.37°、深さ32km)を震源とする、国内観測史上最大となるマグニチュード9.0の地震が発生しました(地震の規模・位置については米国地質調査所(USGS)による発表を参照)。宮城県栗原市で震度7、岩手県から栃木県にかけての広い範囲で震度6強が観測されるなど、極めて強い揺れが広範囲に渡って観測されました。この地震の影響で発生した津波は、震源に近い東北地方の太平洋側では最大で10メートル以上の高さに達したと見られ、沿岸地域に甚大な被害を与えています。宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、2011年3月15日21時56分頃に陸域観測技術衛星「だいち」(ALOS)搭載のLバンド合成開口レーダ(PALSAR;パルサー)による現地の緊急観測を実施しました。本観測では2010年10月28日に同じ軌道から取得した画像と比較し、地震に伴った地殻変動の検出を試みました。(※本結果は即時軌道情報を使用しており、軌道誤差の影響を含んでいる可能性があります。今後高精度軌道情報を入手し次第再解析を行います。)

青枠は図2で示すPALSAR観測領域を表します。赤い星印は本地震の震央位置を示しています。
図1: 全体図(数値標高データはSRTM3を使用)
図1: 全体図(数値標高データはSRTM3を使用) (クリックで拡大画像へ)
地震に伴う地殻変動を検出するため、地震前後に取得したPALSARデータの差分干渉解析(DInSAR解析)を行いました。図2左は地震前(2010年10月28日)と地震後(2011年3月15日)のPALSARデータから得られた差分干渉画像(地殻変動図)、図2右は地震後に観測されたPALSAR画像です。図2左の差分干渉画像中、ほぼ全体に多くの干渉縞(虹色の縞々)が確認でき、広範囲に渡って地殻変動があったことが分かります。また、震央に近い海岸部では干渉縞が混んでおり、これは大きな地殻変動があったことを表しています。この干渉画像から、宮城県北部沿岸(石巻市周辺)で少なくとも3m以上の衛星から遠ざかる地殻変動(沈降や東方向へのずれ)があったことがわかります。
図2(左): PALSAR差分干渉画像(地殻変動図)。図2(右): 地震後に観測されたPALSAR画像 (クリックで拡大画像へ)
図2(左): PALSAR差分干渉画像(地殻変動図)
図2(右): 地震後に観測されたPALSAR画像

また、同じ地域の地震前後の変化抽出を行いました。

図3は、PALSARでの災害前の2010年10月28日観測の画像を赤に、災害後の2011年3月15日観測の画像を緑と青に割り当てたカラー合成画像です。図3中の図4(a)および(b)の領域において、沿岸部の変化を確認しました。
図3: PALSAR災害前後のカラー合成画像全体図
図3: PALSAR災害前後のカラー合成画像全体図 (R: 2010年10月28日観測 GB: 2011年3月15日観測) (クリックで拡大画像へ)
図4: 沿岸部の画像 (R:地震前、GB:地震後)。(クリックで拡大画像へ)
図4(a): 青森県付近の拡大図
図4(a): 青森県付近の拡大図
図4(b): 岩手県~宮城県沿岸部の拡大図
図4(b): 岩手県~宮城県沿岸部の拡大図
図5(a): 青森県八戸市付近(約12km四方)
図5(a): 青森県八戸市付近(約12km四方)
図5(b): 岩手県大船渡市付近(約9km四方)
図5(b): 岩手県大船渡市付近(約9km四方)
図5(c): 岩手県陸前高田市付近(約8km四方)
図5(c): 岩手県陸前高田市付近(約8km四方)
図5(d): 宮城県気仙沼市付近(大島)(約8km四方)
図5(d): 宮城県気仙沼市付近(大島)(約8km四方)
図5(e): 宮城県気仙沼市付近(約7km四方)
図5(e): 宮城県気仙沼市付近(約7km四方)
図5(f): 宮城県本吉町付近(約8km四方)
図5(f): 宮城県本吉町付近(約8km四方)
図5(g): 宮城県南三陸町付近(約10km四方)
図5(g): 宮城県南三陸町付近(約10km四方)
図5(h): 宮城県女川町付近の拡大図(約6km四方)
図5(h): 宮城県女川町付近の拡大図(約6km四方)
図5(i): 北上川流域の拡大図(約20km×10km四方)
図5(i): 北上川流域の拡大図(約20km×10km四方)
図5(j): 宮城県石巻市付近(約12km四方)
図5(j): 宮城県石巻市付近(約12km四方)
図5: 青森県から宮城県の各地の拡大図。 ただし被災域を強調するため色調を補正している。 (クリックで拡大画像へ)

図5(a)は青森県八戸市付近、 (b)は岩手県大船渡市付近、 (c)は岩手県陸前高田市付近、(d)および(e)は宮城県気仙沼市付近、(f)は宮城県本吉町付近、(g)は宮城県南三陸町付近、(h)は宮城県女川町付近、(i)は北上川流域、(j)は宮城県石巻市付近の拡大図です。各地の海岸付近の赤色の箇所は災害後に反射が弱くなったところで、津波により冠水している(3月15日時点)と考えられます。

JAXAでは今後も「だいち」による当該地域への観測を継続していく予定です。

なお取得された画像は、内閣府を始めとする防災関係省庁並びに地方自治体等に提供しています。

*1 パルサー(PALSAR):

フェーズドアレイ方式Lバンド合成開口レーダ。衛星から発射した電波の反射を受信するマイクロ波レーダで、夜や曇天時も撮像が可能です。

*2 差分干渉処理:

PALSARは『2つのデータ取得時(例えば地震の前と後)における衛星-地面間の距離』に変化があった場合、それを高い精度で検出することが可能です。地震前後のデータを比較すると、地震によって発生した地面の隆起や沈降などの地殻変動は、衛星-地面間の距離の差となり、画像では干渉縞として表わされます。本例では、青→緑→黄→赤→青の色の変化は地面が衛星に近づくことを、逆の色の変化は地面が衛星から遠ざかることを表します。(今回の観測では画像の西側から東側に向けて観測しているので、地面が衛星に近づく場合は西向きの水平変動もしくは隆起を、地面が衛星から遠ざかる場合は東向きの水平変動もしくは沈降、を意味します)。なお、色の一周期は11.8cm分の距離変化(地殻変動;変動量は画像内での相対的な値)を表します。

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