NASAの研究者がアメリカ領サモアの沈下地を測定

NASAの研究者がアメリカ領サモアの沈下地を測定
2023年 8月 25日
2009年 9月 29日、米領サモア、サモア、トンガ付近でマグニチュード 8.1 の地震が発生し、津波が発生し、島々に人的死傷者と 2 億ドルの物的損害が発生しました。 この地震はまた、アメリカ領サモアの別の問題、つまり地盤沈下を悪化させた。 相対的な海面上昇と組み合わせると、土地の沈下が沿岸の洪水の頻度と量を増加させる可能性があります。

メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの地球物理学者ジャンヌ・ザウバー氏は、島の洪水から身を守るには、地盤がどの程度、どこで沈下しているのかを信頼できる測定する必要があると述べた。 「土地が最も早く沈下している場所を詳しく知る必要があります」と彼女は言う。 ザウバーとNASAの同僚数名は、リモートセンシングツールを組み合わせてそれを解明しようとしている。


アメリカ領サモアのツトゥイラ島の Landsat 画像。2022年 7月 22日に Landsat 8 の Operational Land Imager (OLI) で取得されました。
クレジット: NASA Earth Observatory/Lauren Dauphin
歴史的に、熱帯の小さな島での沈下測定は 2 つの理由から困難でした。 島々には地表での詳細な測定値を取得するためのリソースがほとんどないことが多く、また、日中の濃い雲や植生により、良好な衛星データの取得が困難になることがあります。

アメリカ領サモアのツトゥイラ島を例として、NASA の科学者チームは昨年、地震が発生しやすい島の地盤変化をより適切にマッピングする方法に関する研究を発表しました。 彼らは、衛星と地上の観測を組み合わせて使用すると、より微妙で包括的な地図を作成できる可能性があることを発見しました。

過去に科学者たちはツトゥイラ島の 2 つの測定点、つまり GPS ステーションと島に 1 つある潮位計からのデータを使用していました。 彼らは通常、これらの地点を衛星高度計と組み合わせ、科学者が海面の高さを広範囲に監視できるようにしました。 しかし、これらのデータは限られた状況しか提供しませんでした。

この研究では、研究者らは InSAR (干渉型合成開口レーダー) を追加し、地面が変化している場所を確認できるようにしました。 InSAR は、異なる時間に収集された同じ地域の衛星レーダー画像を比較して、地表の動きを特定し、地表の高さの変化を追跡する技術です。

研究によると、ツトゥイラ島は2009年の地震前は年間1～2ミリメートルだったのに対し、2015年から2022年までは年間平均6～9ミリメートル）沈下していた。 沈下率が最も高かったのは地震直後で、特に海岸線に沿って発生した。

「GPS ステーションがあったので、その時点で地盤がどの程度変形しているかはわかっていましたが、レーダーリモートセンシング技術を使えば、島全体で何が起こっているかをより詳細に示す地図を得ることができます」とフェローのステイシー・ファン氏は語った。 NASAの博士研究員プログラム、ゴダード氏と研究の筆頭著者。

より良い地図を構築する

合成開口レーダー データは飛行機または衛星から収集されます。 この装置は、衛星から地表にマイクロ波パルスを送信し、パルスが戻ってくるまでの時間とその反射、つまり「後方散乱」の強度を測定することで機能します。 多くの衛星機器とは異なり、この種のレーダーは雲や密集した植生を突き抜けることができるため、研究者は相対的な標高や地表の変化を正確に測定できます。 Huang 氏と Sauber 氏の研究では、ESA (欧州宇宙機関) のコペルニクス センチネル 1A 衛星からのデータが使用されました。

研究者らはまた、衛星高度計データを使用して海面を評価し、それを島のパゴパゴ検潮所からの測定値と関連付けました。 計器はツトゥイラ島を基準とした相対的な海面を測定し、高度計は絶対的な海面を測定しました。 それらの違いは、他の信号の中でもとりわけ、地球の中心に対するツトゥイラ島の土地の動き、つまり動きを示しています。

離島の地盤沈下を評価する際の課題の 1 つは、島の動きが広範なプレートの動きによってどのような影響を受けるかを理解することです。 ツツイラ島の GPS ステーションからの測定値を含めることで、研究者らは垂直運動の速度を監視することができました。

「したがって、ある島のある地点が他の地点と比べてどうなっているのかが分かるだけでなく、この島が世界中の他の場所と比べてどうなっているのかも言えるのです」と、この研究の共著者であるザウバー氏は述べた。

なぜ土地が沈むのか

西太平洋のこの部分の地盤沈下は、太平洋とオーストラリアのプレートの動きによって起こります。 一方のプレートがもう一方のプレートの下を通過するとき、太平洋の深い渓谷であるトンガ海溝に沿って、沈み込みと呼ばれる現象が発生します。 このプロセスにより地震が頻繁に発生し、地表の変化とともに島の表面の垂直方向の動きを引き起こします。

地球が誕生するたびに土地がどれだけ変化したかを理解するため科学者は地震の際に、地面の垂直運動と呼ばれるもの、つまり地球の地下の物質の除去と再配置による土地の上下の動きを測定します。

南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所の地球物理学者エリック・フィールディング氏は、「何十万年、あるいは何百万年もの間、これらの火山島は寒くなるにつれて沈む傾向がある」と語る。 「この長期にわたる地質学的プロセスはサモア諸島にも当てはまり、地震サイクルがそれに加わります。」

この研究の第三著者でNASAの地球物理学者であるリチャード・レイ氏は、海面上昇が問題をさらに悪化させていると述べた。 たとえば、レイ氏とザウバー氏を含む以前の研究によると、ツトゥイラ島では相対海面が世界平均の5倍も上昇している。 NASAの衛星データの分析によると、世界の平均海面は2021年から2022年にかけて2.7ミリメートル上昇した。 2019年の研究では、科学者らは、この地域の陸地に対する海面上昇は地震前は年間2～3ミリメートルだったが、現在では相対的な海面上昇が世界平均の数倍になっていると発見した。

「3 ミリメートルというと大したことではないように聞こえるかもしれませんが、時間が経つにつれて蓄積されていき、違いが出てきます」とレイ氏は言います。

世界中の多くの島が海面上昇に直面しており、ツトゥイラ島と同様の特徴を共有しています。 研究者らは、太平洋島嶼国全体に意思決定を知らせるためのNASAと国連の共同作業など、ツトゥイラ島から学んだことを他の島々の海岸回復計画に応用したいと考えている。

2024 年初めに打ち上げ予定の NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar の略) は、NASA と ISRO (インド宇宙研究機関) によって共同開発され、地球の陸地と氷の表面の動きを非常に詳細に追跡し、地球の陸地と氷の表面の動きを非常に詳細に追跡し、 世界中の地面の垂直運動を追跡します。

沿岸回復計画は、小さな島に住む人々を守るために必要であり、それには信頼できるデータが必要です。

「政策決定を科学的データに基づいて行うためには、その土地がどれくらいの速度で沈下しているのかを本当に知る必要がある」とザウバー氏は語った。 「本当に悲惨な状況に陥らない限り、人々を家から追い出したくないものです。」

最終更新日: 2023年 8月 30日
タグ: あなたにとっての利益、気候、 地球 ゴダード宇宙飛行センター 陸　水