JPH09105781A - 地震の前兆現象に係わる電磁界観測方法、及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ノイズのない地震電磁界信号を抽出
し、地震発生時、地震発生場所、及び地震のマグニチュ
ードを高精度に推定し、地震の発生を直前に推定可能と
する地震の前兆現象に係わる電磁界観測方法、及びその
装置を提供する。 【構成】少なくとも２箇所に設置した観測局にて検出
し、市中ノイズ、大気放電等のノイズを除去した低周波
の地震電磁界信号Ｏ_s と、この信号Ｏ_s を処理した局地
特性値信号Ｃ_e 、及び改良局地特性値信号Ｃ_f とを基地
局に送り、基地局では、各観測局の相関関数に基づいて
求めた遅延時間Ｔ、及び半値幅Ｈと、地震電磁界信号Ｏ
_s の主局特性値信号Ｃ_r とを求め、これらの信号と、観
測局の局地特性値信号Ｃ_e 、改良局地特性値信号Ｃ_f と
に基づいて地震の発生源分布の推定と、地震のマグニチ
ュードの推定と、地震発生時を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震発生前に観測され
る地震電磁界信号に基づいて、地震発生の時期、地震発
生場所、及び地震のマグニチュードを数日〜数時間前に
推定することを可能にする地震の前兆現象に係わる電磁
界観測方法、及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地震の予知は、数１０年を単位とする長
期予知、数年を単位とする中期予知、数カ月〜数１０日
前を目指した短期予知、及び数日〜数時間前を目指した
直前予知の４つに大別される。

【０００３】従来技術による地震の短期予知は、主とし
てギリシャでＶＡＮ法と呼ばれる方法で試行されてい
る。また、電磁界の観測に基づく地震の予知法を提案し
た発明が知られている。代表例として示す次の３件のう
ちの１つ目は、「電位差又は電波のダイナミック・スペ
クトルによる地震予報法」（特開昭６２−１０３５９６
号公報参照）で、２つ以上の観測点における電位差、又
は電波のスペクトル、及びその時間変化を比較すること
により、地震に伴う信号を弁別することを要旨とする。
２つ目は、「地震前兆の電界変動の観測法」（特公平５
−３５９９９号公報参照）で、地震電磁界の検出のため
のセンサーとしてボアホール・アンテナを用いる方法を
要旨とする。３つ目は、「地震前兆の長波・地電流の発
生領域のトモグラフィ法」（特公平５−３６０００号公
報参照）に関するもので、地震電磁界の異なる観測点で
の相関により発生領域のトモグラフィー作成を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、短期の推定を
目指した地震の前兆現象に係わる電磁界観測方法として
一定の評価があるのは、唯一つギリシャで試行されてい
るＶＡＮ法であるが、それは、１０日〜４０日前の短期
推定を目指した地震の前兆現象に係わる電磁界観測方法
であり、数日〜数時間といった直前の推定を目指した地
震の前兆現象に係わる電磁界の観測は、技術的には不可
能とされ、これまでに実現した例はない。しかも、ＶＡ
Ｎ法は、一定の地震予想域における感度の良い場所を入
念に選んで電極を布設しなければならない上、その電極
布設方法についても数多くの試験を経て選定し、１００
倍程度の雑音から有意な情報を抽出する必要がある。そ
のため、地震発生地点の推定には非常に豊富な経験が必
要とされる。また、短期の推定を目指した地震の前兆現
象に係わる電磁界観測を行うＶＡＮ法にしても、人工ノ
イズの多い我が国などでは、実用に当たって相当な工夫
が必要とされる。それにもましてＶＡＮ法を含めた従来
の方法では、地震の数時間前の直前の推定を目指した地
震の前兆現象に係わる電磁界の観測は、現実的に困難で
あるという問題があった。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するもので、
ノイズの無い、又はノイズの非常に少ない地震電磁界信
号を抽出し、この電磁界信号から各観測局、及び基地局
にて求めた地震電磁界に関する多種類の特性値信号等に
基づいて、地震予測の三要素である地震発生時、地震発
生場所、及び地震のマグニチュードを実用的に推定し、
地震の発生を直前に推測可能とする電磁界の観測による
地震の前兆現象に係わる電磁界観測方法、及びその装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の地震の前兆現象
に係わる電磁界観測方法は、複数の観測局にて検出した
地震電磁界信号を処理して基地局に送り、地震発生時、
地震発生位置、及び地震の大きさに関係する特性量を計
測し、地震の前兆現象に係わる電磁界観測を行う方法に
おいて、少なくとも２箇所に設置した観測局の電磁界セ
ンサにて検出した地震電磁界信号から市中ノイズ、及び
大気放電ノイズを除去した地震電磁界信号Ｏ_a と、雷位
置標定手段において準拠した方法により検出した雷電磁
界信号の到来方位データ（ｄ、Δｄ）とを出力し、地震
電磁界信号Ｏ_a と、既知の地震電磁界信号波形とを比較
し、同じ波形からなるノイズの無い地震電磁界信号Ｏ_s
を抽出し、地震電磁界信号Ｏ_s の、規定時間幅内に存在
する振幅レベル毎のパルス数、及びその極大値からなる
局地特性値信号Ｃ_e と、所定時間内に捕捉された到来方
位データ（ｄ、Δｄ）の相加平均から求めた局地方向分
布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）とを出力する。観測点から、
基地局より送られたデータに示される地震電磁界の中心
位置Ｘ₀ 、及びその拡がりΔＸ₀ に向けて結んだ中心方
向ｄ_s 、及びばらつきΔｄ_s により形成された空間ウイ
ンドー幅内に存在する地震電磁界信号Ｏ_s の振幅レベル
毎のパルス数、及びその極大値からなる改良局地特性値
信号Ｃ_f を求めて出力し、観測局の各々で求めた地震電
磁界信号Ｏ_s の低周波信号と、局地特性値信号Ｃ_e 、改
良局地特性値信号Ｃ_f 、到来方位データ（ｄ、Δｄ）、
及び局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）を基地局に送
り、少なくとも４点の観測点の場合には一対の各観測点
の信号Ｏ_s 間の相関関数、及び平滑化相関関数を求め、
その極大値を示す時点を遅延時間Ｔとして求めるととも
に、平滑化相関関数の半値幅Ｈを求め、そして遅延時間
Ｔを入力されて地震電磁界発生域の空間分布の中央点を
示すデータＸ_t 、及びその拡がりΔＸ_t を求め、各対の
観測点のデータにつき半値幅Ｈに基づいて形成される到
達許容時間幅ΔＴ₁₂内に共通に存在する信号Ｏ_s のみを
抽出することによりノイズの無い地震電磁界信号Ｏ_r を
得、信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパルス数、及びその極大
値からなる主局特性値信号Ｃ_r と、局地方向分布データ
（ｄ_0i、Δｄ_0i）に基づいて求めた地震電磁界発生域の
平均位置Ｘ_r 、その拡がりΔＸ_r 、及び強度分布Ｉ
_r と、算出した観測点から平均位置データＸ_r 迄の震央
距離Ｌとを出力し、トモグラフィー算出手段からの空間
分布データＸ_t 、ΔＸ_t と、前記平均分布データＸ_r 、
ΔＸ_r 、及びＩ_r と、到来方位データ（ｄ、Δｄ）に基
づいて算出した発生域データＸ_i 、ΔＸ_i 、Ｉ_i との重
み付け平均値計算により、地震電磁界発生源の中心位置
Ｘ₀ 、その拡がりΔＸ₀ 、その強度分布Ｉ₀ を推定する
とともに、中心位置データＸ₀ 、及びその拡がりΔＸ₀
を各観測局に送る。入力された前記主局特性値信号
Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ_e 、改良局地特性値信号Ｃ_f 、
及び震央距離Ｌと、前記データＸ₀、拡がりΔＸ₀ の集
合に基づいて求めた地震電磁界発生域の拡がりを示す量
とに基づいて地震マグニチュードＭ₀ を推定し、入力さ
れた主局特性値信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ_e 、及び改
良局地特性値信号Ｃ_f におけるパルス数の時間関数に基
づいて求めた異常状態と判定する地震発生時Ｔ₀ に、経
験的に設定した時間ΔＴを加算して地震発生時Ｔ_E を推
定することを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の方法は、地震発生推定時Ｔ
_E と、中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、その強度分
布Ｉ₀ と、マグニチュードＭ₀ とを、気象データと比較
して雷の有無を確認するとともに、地殻活動モニタデー
タと比較して地震発生の推定時Ｔ_E 、地震発生源推定中
心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、強度分布Ｉ₀ 、及び
マグニチュードＭ₀ の信頼性の評価を行うことを特徴と
する。

【０００８】さらに、本発明の方法は、地震電磁界の発
生点の集合により形成される地震電磁界の発生域の拡が
りを表す量、例えば面積値を算出し、この値に基づいて
マグニチュードの第１の推定値Ｍ₁ を求め、主局特性値
信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ _e 、及び改良局地特性値信
号Ｃ_f のパルス数、極大値、極小値、及び震央距離Ｌに
基づいて第２の推定値Ｍ₂ を求め、推定値Ｍ₁ 、Ｍ₂ の
重み付き平均値を算出して最終のマグニチュードＭ₀ を
求めることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の地震の前兆現象に係わる電
磁界観測装置は、複数箇所に設置された観測局にて検出
した地震電磁界信号を処理して基地局に送り、基地局に
てさらに信号処理して地震発生時、地震発生位置、及び
地震のマグニチュードに関係する特性量を計測し、地震
の前兆現象に係わる電磁界観測を行う装置において、少
なくとも２箇所に設置された観測局のそれぞれは、観測
局の電磁界センサにより検出された電磁界信号から市中
ノイズ、及び大気放電ノイズを除去した地震電磁界信号
Ｏ_a と、予め記憶させた既知の地震電磁界信号波形とを
比較し、同じ波形を有する既知の地震電磁界信号を抽出
してノイズの無い局地地震電磁界信号Ｏ_s を出力すると
共に、雷位置標定手段において準拠した方法により検出
した雷電磁界の到来方位データ（ｄ、Δｄ）を出力する
局地地震電磁界弁別手段と、入力された前記信号Ｏ
_s の、規定時間幅内に存在する振幅レベル毎のパルス数
と、その振幅の極大値からなる局地特性値信号Ｃ_e 、及
び所定時間内に捕捉された到来方位データ（ｄ、Δｄ）
の相加平均から求めた局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ
_0i）を出力する局地特性値算出手段と、局地地震電磁界
弁別手段から出力される信号Ｏ_s と、基地局から送られ
る地震電磁界中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀とを入
力され、観測局の観測点から中心位置Ｘ₀ 、拡がりΔＸ
₀ に向けて結んで形成される空間ウインドー幅内に入る
信号Ｏ_s の振幅レベル毎のパルスの数と、その極大値と
からなる改良局地特性値信号Ｃ_f を出力する改良局地特
性値算出手段と、局地地震電磁界弁別手段から出力され
る信号Ｏ_s のうちの低周波の信号Ｏ_s と、局地特性値信
号Ｃ_e 、及び改良局地特性値信号Ｃ_f と、到来方位デー
タ（ｄ、Δｄ）、及び局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ
_0i）とを前記基地局に送る伝送手段とを備える。基地局
は、各観測局から入力された前記信号Ｏ_s の平滑化され
た相関関数が極大となる時点を地震電磁界の遅延時間Ｔ
として求めるとともに、平滑化相関関数の半値幅Ｈを求
める相関処理手段と、遅延時間Ｔを入力されて地震電磁
界発生域の空間分布の中央点を示すデータＸ_t 、その拡
がりΔＸ_t を算出するトモグラフィー手段と、複数の信
号Ｏ_s と、相関処理手段からの半値幅Ｈとを入力され、
半値幅Ｈに基づいて形成される許容時間幅ΔＴ₁₂内に共
通に存在する複数の信号Ｏ_s を抽出してノイズの無い主
局地震電磁界信号Ｏ_r を出力する主局地震電磁界波弁別
手段と、入力された前記信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパル
ス数、極大値からなる主局特性値信号Ｃ_r と、局地方向
分布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）に基づいて算出された地震
電磁界の平均分布データＸ_r 、拡がりΔＸ_r 、強度分布
Ｉ_r とを出力し、さらに、観測局から前記平均位置Ｘ_r
迄の震央距離Ｌを算出して出力する主局特性値算出手段
とを備える。さらに、主局特性値算出手段からの平均分
布データＸ_r 、ΔＸ_r 、Ｉ_r と、トモグラフィー手段か
らの空間分布データＸ_t 、ΔＸ_t と、到来方位データ
（ｄ、Δｄ）を入力されて算出した発生域データＸ_i 、
ΔＸ_i 、Ｉ_i との重み付き平均値により算出された地震
電磁界発生源の中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、及
び強度分布Ｉ₀ を推定するとともに、中央位置データＸ
₀ 、拡がりΔＸ₀ を各観測局の改良局地特性値算出手段
に送る発生源分布推定手段と、入力された中心位置デー
タＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ の集合に基づいて求めた地震電磁
界発生域の拡がりを示す量と、主局特性値信号Ｃ_r、局
地特性値信号Ｃ_e 、改良局地特性信号Ｃ_f 、及び震央距
離Ｌとに基づいて地震のマグニチュードＭ₀ を算出する
マグニチュード推定手段と、特性値Ｃ_e 、Ｃ_f 、Ｃ_r の
パルス数を入力され、このパルス数と、時間との関数を
示すパルス数時間関数に基づいて求めた異常発生と判断
する時間Ｔ₀ に、経験的に知られた時間ΔＴを加算して
地震発生時Ｔ_E を推定する発生時推定手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１０】また、本発明の予測装置は、発生時推定手
段からの地震発生時Ｔ_E と、発生源推定手段からの中心
位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、強度分布Ｉ₀ と、マグ
ニチュード推定手段からのマグニチュードＭ₀ とを、気
象データと比較して雷の有無を確認する一方、地殻活動
モニタデータと比較して、前記三者のデータの推定の信
頼性を判定する総合判定手段を備えることを特徴とす
る。

【００１１】さらに、本発明の予測装置のマグニチュー
ド推定手段は、入力された前記中心位置データＸ₀ 、拡
がりΔＸ₀ の集合に基づいて地震電磁界の発生域の拡が
りを表す量、例えば面積値を算出し、この値に基づいて
マグニチュードの第１の推定値Ｍ₁ を求め、入力された
主局特性値信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ_e 、及び改良局
地特性値信号Ｃ_f 、及び震央距離Ｌに基づいて求めた第
２の推定値Ｍ₂ を求め、推定値Ｍ₁ 、Ｍ₂ の重み付き平
均値を算出して最終のマグニチュードＭ₀ を求めること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】少なくとも２箇所に設置した観測局の地震電磁
界センサにより検出し、増幅した地震電磁界信号Ｏから
市中ノイズ、及び雷による誘導信号を除去した地震電磁
界信号Ｏ_a を形成し、この信号Ｏ_a と、雷位置標定手段
において準拠して検出した雷電磁界の到来方位データ
（ｄ、Δｄ）とを局地地震電磁界弁別手段に送る。局地
地震電磁界弁別手段に入力された地震電磁界信号Ｏ
_a と、予め記憶された既知の地震電磁界信号波形とを比
較し、同じ波形を有する地震電磁界信号Ｏ_s を抽出して
局地特性値算出手段に入力し、ここで、この信号Ｏ_s の
振幅レベル別のパルス数、及び極大値からなる局地特性
値信号Ｃ_e と、所定時間内に捕捉された到来方位データ
（ｄ、Δｄ）の相加平均から求めた局地方向分布データ
（ｄ_0i、Δｄ_0i）とを出力する。地震電磁界信号Ｏ
_s と、基地局から送られて来る地震電磁界発生域の中心
位置データ（Ｘ₀ 、ΔＸ₀ ）とを入力され、観測点から
中心位置データ（Ｘ₀ 、ΔＸ₀ ）に向けて結んで形成さ
れる空間ウインドー幅内に入る地震電磁界信号Ｏ_s の振
幅レベル毎のパルス数、及びその極大値からなる信号を
改良局地特性値信号Ｃ_f として出力する。そして、地震
電磁界信号Ｏ、低周波の地震電磁界信号Ｏ_s 、局地特性
値信号Ｃ_e 、前記改良局地特性値信号Ｃ_f 、到来方位デ
ータ（ｄ、Δｄ）、及び局地方向分布データ（ｄ_0i、Δ
ｄ_0i）を伝送手段を介して基地局に送る。基地局の相関
処理手段に入力された各観測局の低周波の信号Ｏ_s の平
滑化された相関関数の極大となる時点を遅延時間Ｔとし
て求めるとともに、平滑化相関関数の半値幅Ｈを求め
る。そして、この遅延時間Ｔを入力されたトモグラフィ
算出手段は、地震電磁界発生領域の空間分布データ
Ｘ_t 、ΔＸ_tを求める。主局地震電磁界波弁別手段は、
到達許容時間幅ΔＴ₁₂内に共通に存在する各観測局の地
震電磁界信号Ｏ_s を抽出し、ノイズの無い地震電磁界信
号Ｏ_rを出力する。信号Ｏ_r を入力された主局特性値算
出手段は、この信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパルス数、そ
の極大値からなる主局特性値信号Ｃ_r と、地震電磁界発
生域（Ｘ_r 、ΔＸ_r ）、及び強度分布Ｉ_r と、観測点か
らＸ_r 迄の震央距離Ｌと、局地方向分布データ（ｄ_0i、
Δｄ_0i）に基づいて算出した平均分布データ（Ｘ_r 、Δ
Ｘ_r ）、及び強度分布Ｉ_r とを出力する。発生源分布推
定手段では、前記トモグラフィー手段からの空間分布デ
ータＸ_t 、ΔＸ_t と、主局特性値算出手段からの平均分
布データＸ_r 、ΔＸ_r 、及びＩ_r と、観測局から入力さ
れる到来方位データ（ｄ、Δｄ）に基づいて求めた発生
域データＸ_i 、ΔＸ_i 、Ｉ_i との、重み付き平均値計算
により求めた地震電磁界信号発生源の中心位置データＸ
₀ 、拡がりΔＸ₀ 、及びその強度分布Ｉ₀ を求める他、
このデータＸ₀ 、ΔＸ₀ を観測局の改良局地特性値算出
手段に送る。マグニチュード推定手段では、入力された
前記データＸ₀ 、ΔＸ₀ と、特性値Ｃ_e 、Ｃ_f 、Ｃ_r 、
及び震央距離Ｌとに基づいて地震マグニチュードＭ₀ を
算出する。発生時推定手段では、主局特性値信号Ｃ_r 、
局地特性信号Ｃ_e 、及びＣ_f のパルス数の時間関数から
求めた地震発生時Ｔ₀ に、経験的に設定した時間ΔＴを
加算して、地震発生時Ｔ_E を推定する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明に係る電磁界の観測による地震
の前兆現象に係わる電磁界観測方法を実施する装置の実
施例の概略的構成を示し、複数の観測局のうちの１つの
概略的ブロック図と、基地局の概略的ブロック図とによ
り示される。この観測局は、センサー１、時刻装置２、
局地弁別部３、局地特性値算出部４、及び伝送部５を備
え、基地局は、複数の観測局から送信される信号を受信
する受信部６、相関処理部７、トモグラフィー部８、主
局弁別部９、主局特性値算出部１０、三要素推定部１
１、及び総合判定部１２を備えている。

【００１４】図１において、観測局が少なくとも２箇所
に設置され、それぞれの観測局は、地殻の主破壊前に震
源域で発生する微小破壊に伴う電磁界信号を観測して地
震電磁界信号を弁別、処理し、基地局は、これら各観測
局から送信された全データを受信して処理し、地震の前
兆現象に係わる電磁界の観測を行う。以下に、観測局に
配置される装置を説明する。センサー１は、ボアホール
・アンテナ、ダイポール・アンテナ等の電場計測用セン
サー、又はインダクション型磁場センサー等の磁場計測
用センサーである。時刻装置２は、複数の観測局の時刻
を１μ秒程度の精度で同期をとるための時刻装置であ
る。局地弁別部３は、後述する図２の詳細な説明から明
らかとなるが、センサ１により検出した地震電磁界信号
から雷放電等のノイズを除去する一方、地震電磁界の波
形、スペクトル等の特性を基にノイズのない地震電磁界
信号を出力し、さらに、雷電磁界信号の到来方位データ
ｄ（方向）、その拡がりΔｄを出力する。局地特性値算
出部４は、入力された地震電磁界信号について、一定時
間毎に振幅レベル毎のパルス数等の局地特性値を求め、
伝送部５は、各観測局にて求めた原データ、及び地震電
磁界信号の特性値を基地局に伝送する。

【００１５】次に、上記観測局のそれぞれから送信され
た信号を受信する基地局に配置された装置を説明する。
受信部６は、通常は２箇所以上に設置された各観測局か
ら伝送される全データを受信する。相関処理部７は、一
対の相異なる２つの観測局における一定時間長の時系列
データを用い、これら２地点の時系列データ間の相関関
数Ｒ_ij（ｔ）の平滑化された関数の極大となる時点を求
め、その時点を遅延時間Ｔとして求めるとともに、平滑
化相関関数の半値幅Ｈを求める。この遅延時間Ｔを入力
されたトモグラフィー部８は、後述する図３の説明から
明らかとなるが、遅延時間Ｔから地震電磁界信号の発生
源の空間的分布Ｘ_t 、その拡がりΔＸ_tを求める。半値
幅Ｈを入力された主局弁別部９は、後述する図３の説明
から明らかとなるが、相関処理部７で求めた遅延時間Ｔ
を考慮して、少なくとも３つの観測局で検出され、かつ
到達許容時間幅内に存在する信号を地震電磁界信号とし
て抽出し、主局特性値算出部１０は、主局弁別部９にお
いて地震電磁界信号として弁別し、抽出された信号を用
い、局地特性値算出部４で求めた算出方法と同じ手法で
地震電磁界信号の主局特性値を算出する。

【００１６】三要素推定部１１は、主局特性値算出部１
０で求めた主局特性値と、トモグラフィー部８で算出し
た電磁界信号の発生源の空間的分布、及び強度分布デー
タと、受信部６を介して送信される局地特性値等とを総
合し、地震予測の三要素である地震発生時、地震発生場
所、及び地震のマグニチュードを推定し、総合判定部１
２は、微小地震等の地殻活動観測データに関する参照デ
ータを参照し、また、気象等の参考データを参照して三
要素推定部１１で推定した地震予測の三要素の値の信頼
度を算定する。

【００１７】図２は図１に示す観測局の詳細なブロック
図、図３は図１に示す基地局の詳細なブロック図であ
る。図２に示す観測局において、電場・磁場を計測する
センサー２１には、垂直電磁界を検出するボアホール・
アンテナ（地中に鉛直方向に埋め込まれた数１００ｍの
長さの金属性パイプをモノポールとするアンテナ、特公
平５−３５９９９号公報参照）、水平方向の地電位成分
を計測するための各々数１０ｍ離設された２対の電極
（ダイポール）、磁場の３成分の計測のためのループア
ンテナ、又は、インダクション磁場センサーが用いられ
る。

【００１８】フィルター２２は、センサー２１の検出信
号から可能な限り市中ノイズを除去して１〜９ｋＨｚ、
０．０１〜０．７Ｈｚ、０〜０．７Ｈｚ等の２００ｋＨ
ｚ以下のノイズの無い周波数成分を得、このノイズを除
去された出力信号を入力された増幅器２３は増幅信号Ｏ
を出力する。

【００１９】雷位置標定部２５は、複数の観測局の時計
の時刻を１μ秒程度の精度で同期をとる時刻装置、例え
ば高精度ＧＰＳ時計を内蔵する市販の雷位置評定システ
ム（例えば、ＳＡＦＩＲ、ＬＰＡＴＳ、ＬＬＰＳなど）
を用い、雷放電を識別して雷による誘導信号を雷除去部
２４に送る他、雷電磁界の到来方向を一点での測定によ
り決定し、その到来方位データｄ（方向）、及びそのば
らつきΔｄを求める。このデータｄ、Δｄは、センサ２
１により検出した電場・磁場信号の位相関係から、又
は、複数のアンテナへの雷信号の到達時間から求められ
る。

【００２０】雷除去部２４は、雷位置標定部２５の雷放
電の誘導信号を入力され、増幅器２３の出力信号Ｏから
雷誘導信号を除去した地震電磁界信号Ｏ_a と、雷位置標
定部２５により求めた電磁界到来方位データｄ、Δｄと
を出力する。

【００２１】局地地震電磁界弁別部２６は、信号Ｏ
_a と、異なる周波数帯、特性の異なるアンテナ、また
は、電極の出力差等を考慮して予め作成した多数の既知
の地震電磁界信号の波形とを比較し、同じ波形を有する
既知の地震電磁界信号を抽出し、可能な限りノイズを除
去した局地地震電磁界信号Ｏ_s を出力する。

【００２２】局地特性値算出部２７では、局地地震電磁
界弁別部２６で得た電磁界信号Ｏ_sから遠隔伝送に適合
しない信号、例えば、１０ｋＨｚ以上の高周波の信号を
抜き出した電磁界信号Ｏ_s について、パルス波高分析技
術により振幅レベル毎のパルス数を検出し、さらに、規
定された時間幅（例えば、３秒）における信号Ｏ_s の極
大値、極小値を求め、この信号を局地特性値信号Ｃ_e と
して出力し、さらに、この信号Ｃ_e に時刻装置３０から
のクロック信号Ｔ_C を付加し、伝送部２９を介して後述
する基地局に伝送する。さらに、ここでは、雷位置標定
部２５において決定された到来方位データｄ、及びその
ばらつき±Δｄが、規定された時間幅内にｎ個存在した
とすると、一定時間毎にｄ₁ 、ｄ₂ 、・・・・ｄ_n の相
加平均値ｄ₀₁＝（ｄ₁ ＋ｄ₂ ＋・・・＋ｄ_n ）／ｎと、
同様にしてその拡がりΔｄ₀₁とを次々に算出し、このよ
うにして求めた各局地方向分布データｄ_0i、及びΔｄ_0i
を次々に伝送部２９を介して基地局に送る。なお、局地
地震電磁界弁別部２６のアルゴリズムが不完全である場
合には、増幅器２３から出力される原信号Ｏについても
同様な処理が行われるが、局地地震電磁界弁別部２６が
理想通りに機能する場合には、この信号Ｏに関する処理
は不要となる。

【００２３】改良局地特性値算出部２８では、後述する
説明から明らかとなるが、基地局の地震発生源分布推定
部３９から送られた重み付き計算により求めた地震電磁
界信号の発生中心位置データＸ_o 、及びその拡がりΔＸ
_o と、予め記憶させた各観測局の観測点の位置データと
から、図４に示すように、観測点から発生域の中心点Ｘ
_o を結んだ中心方向ｄ_s と、そのばらつきΔｄ_s とを算
出する。さらに、図５に示すように、このｄ_s 、及びΔ
ｄ_s により形成された空間ウインドー内（ｄ_s±Δ
ｄ_s ）、換言すると∠ＰＯＰにより囲まれる領域内に入
る振幅レベル毎の地震電磁界信号Ｏ_s のパルス（○印に
て示す）の数、即ち、振幅レベルＰ₃ 、Ｐ₂の間にはパ
ルスが２個、振幅レベルＰ₂ 、Ｐ₁ の間にはパルスが１
個等のように計数したパルスの数と、局地地震電磁界弁
別部２６の出力信号Ｏ_s の所定時間幅内における振幅の
極大値、及び極小値とを算出し、これらの信号を改良局
地特性値信号Ｃ_f として出力するが、×印にて示す信号
はノイズとして取扱い、上記した信号処理は行わない。
なお、上記した信号処理は、予め定められた時間毎に行
う。

【００２４】地震電磁界信号Ｏ_s のうち低周波の信号、
例えば、１０ｋＨｚ以下の信号Ｏ_sは、局地地震電磁界
弁別部２６から伝送部２９を介して直接に基地局に伝送
される。さらに、伝送部２９からは、到来方位データ
ｄ、Δｄ、及び局地方向分布データｄ_0i、Δｄ_0iと、局
地特性値信号Ｃ_e 、及び改良局地特性値信号Ｃ_f と、増
幅器２３から出力される観測点の原データＯ、及び時刻
装置３０からのクロック信号Ｔ_c とが送信される。

【００２５】図３に示す基地局において、受信部３１で
は、観測点１、２・・・Ｎにおける各観測局からのデー
タを受信し、そのデータの振り分けをインタフェース３
２が行う。ここで、第ｉ番目の観測点からのデータをＯ
_{i (j)} とし、局地特性値データをＣ_{i (j)} とするが、説
明を簡単にするため、以下において１部、又は全部の添
字を省略することがある。局地特性値表示部３３には、
各観測局の局地特性値算出部２７、及び改良局地特性値
算出部２８から送信された局地特性値Ｃ_e 、及び改良局
地特性値Ｃ_f が表示され、各観測局の増幅器２３から送
信した原データＯ、及び低周波の信号Ｏ_s は、低速信号
モニター３４に記録される。

【００２６】各観測局から低周波の信号Ｏ_s を入力され
る相関処理部３５では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、一定時間長Ｔ₀ を有する時系列データとして、遅延
時間Ｔ_ijを持って入力される観測点ｉの信号Ｏ_siと、観
測点ｊから入力される信号Ｏ_sjとの相関関数Ｒ_ij（ｔ）
は、 Ｒ_ij（δｔ）＝∫Ｏ_si（ｔ＋δｔ）Ｏ_sj（ｔ）ｄｔ で示される。さらに、この相関関数Ｒ_ij（ｔ) の移動平
均（隣合うＮ個の平均値）をとって平滑化することによ
り得られた相関関数 Ｒ_sij （ｔ) ＝∫ω（ｔ−τ）Ｒ_sij （ｔ）ｄτ において、そのＲ_sij （δｔ）が極大となるδｔの値Ｔ
_ijを求める。即ち、 ｄＲ_ij（δｔ）／ｄδｔ＝０、ｄ² Ｒ_ij（δｔ）／ｄδ
ｔ² ＜０ を満足する遅延時間Ｔ_ijを求める（特公平５−３６００
０号公報参照）。また、平滑化された相関関数Ｒ_s が
（１／２）（Ｒ）となる時点をＴ₁ 、Ｔ₂ （Ｔ₂ ＞
Ｔ₁ ）とし、半値幅Ｈを、 Ｈ₁₂＝Ｔ₂ −Ｔ₁ により求める。そして、この半値幅Ｈは主局地震電磁界
波弁別部３６に送る一方、遅延時間Ｔはトモグラフィー
部３８に送る。

【００２７】トモグラフィー部３８では、以下のような
信号処理を行う。即ち、相関処理部３５で求めた遅延時
間Ｔについては、観測点が４個以上あれば、３個以上の
独立な遅延時間Ｔがあるので、観測点の任意の２点を焦
点とし、遅延時間に対応する伝搬距離差が一定な点の軌
跡として、図７に示すように、観測点１、３を焦点とす
る双曲面、及び観測点１、２、３、４を含む平面の交線
である双曲線で示される回転２葉双曲面１１と、観測点
２、４を焦点とする双曲面で示される回転２葉双曲面１
２と、観測点１、４を焦点とする双曲面で示される回転
２葉双曲面１３とが描かれ、これら双曲面１１、１２、
１３に関する直角座標の式に変換した以下の３つの式 Ｘ² −（Ｙ² ／３）＝１、 （−Ｘ² ／３）＋Ｙ² ＝１、 ２ＸＹ＋２Ｘ−２Ｙ＝３、 の交点Ｑを地震発生空間点として求め（特公平５−３６
０００）、次に、この発生点の集合の空間分布の中心位
置としてＸ_t 、及びその拡がりΔＸ_t を算出する。

【００２８】遅延時間を持って入力された各観測点から
の信号Ｏ_s から、さらにノイズを除去するために、低周
波の信号Ｏ_s 、及び相関処理部３５からの半値幅Ｈを入
力された主局地震電磁界波弁別部３６では、全ての観測
点のうち、任意に定めた３つの観測点に、例えば１、
２、３の番号を付し、これらを二つづつの３グループ
（１、２）、（２、３）、（３、１）に分け、図８の
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、時間ｔ₁ 、ｔ₂ にて到達
するグループ（１、２）の信号Ｏ_s の時系列データ
Ｏ_s1、Ｏ_s2に対し、図８（Ｃ）に示すように、遅延時間
Ｔ₁₂（Ｔ₁₂＝ｔ₂ −ｔ₁ ）だけずらしてｔ₂ をｔ₁ に一
致させた時系列データＯ_s1（実線にて示す）、Ｏ_s2（点
線にて示す）を相互に比較し、相関処理部３５から出力
される半値幅Ｈ₁₂により定められた到達時間許容幅ΔＴ
₁₂の時間ウィンドー幅内に共通に存在する○印にて示す
地震電磁界信号のみを抽出し、この信号処理により、ウ
インドー外に存在する×印にて示すノイズが入るのを除
去する。この操作を（２、３）（３、１）の２つのグル
ープに対して行い、このウインドー内に存在する信号を
主局地震電磁界波弁別信号Ｏ_r として出力する。なお、
その他に、遅延時間を考慮して設定された所定時間幅に
共通に存在する各観測局１、２、３からの３つの時系列
データの信号Ｏ_s を共に抽出するようにしてもよい。ま
た、このような処理は任意に設定したグループに対して
行ってもよい。

【００２９】信号Ｏ_r を入力される主局特性値算出部３
７では、一定時間毎に観測局の局地特性値算出部２７と
同様にパルス波高分析技術により、信号Ｏ_r の振幅レベ
ル毎の地震電磁界信号のパルスの数と、規定された時間
幅における地震電磁界信号の振幅の極大値、及び極小値
とを求める。

【００３０】さらに、各観測局から伝送されてきた局地
方向分布データｄ_0i、Δｄ_0iから地震電磁界信号の発生
源の平均中心位置Ｘ_r 、その拡がりΔＸ_r 、及び平均強
度分布Ｉ_r を以下のようにして算出する。即ち、図９
（Ａ）に示すように、例えば与えられた観測点１、２、
３の位置データと、各局地方向分布データｄ₀₁±Δ
ｄ₀₁、ｄ₀₂±Δｄ₀₂、ｄ₀₃±Δｄ₀₃とからその交差領域
を算出し、さらに交差領域の中心Ｘ_i 、及びそのばらつ
きΔＸ_i を算出し、入力された全部の地震電磁界信号に
対してこのような算出を行う。このようにして算出した
発生場所Ｘ_i と、そのばらつきΔＸ_i とを、図９（Ｂ）
に模式的に示すように、１つの円として示すと、数多く
の大小の円状の点の集合を雲状の塊として描くことが出
来る。そして、図９（Ｃ）に示すように、この雲状の塊
により描かれる領域の平均中心位置Ｘ_r、その拡がりΔ
Ｘ_r を算出する。さらに、算出したこの雲状の塊の面積
Ｓと、その中に存在する大小の円状の点の数Ｍとの比Ｍ
／Ｓから、平均強度分布Ｉ_r を算出し、これらの信号を
主局特性値信号Ｃ_r として出力する。なお、その際、図
９（Ｃ）に示すように、例えば、観測点１から地震電磁
界の平均中心位置Ｘ_r 迄の距離Ｌを算出しておく。ま
た、上記のようにして求めたＸ_r 、その拡がりΔＸ_r、
強度分布Ｉ_r は、発生源分布推定部３９、及び主局特性
値表示部４２に送られる。

【００３１】発生源分布推定部３９では、トモグラフィ
ー部３８からの地震電磁界発生源に関する空間分布デー
タＸ_t 、ΔＸ_t と、主局特性値算出部３７からの電磁界
信号の平均分布データである地震電磁界発生域の中心位
置Ｘ_r 、拡がりΔＸ_r 、及び強度分布Ｉ_r と、インタフ
ェース３２から送られる各観測局からの到来方位データ
ｄ、及びΔｄに基づいて算出した地震電磁界発生データ
Ｘ_i 、拡がりΔＸ_i 、強度分布Ｉ_i とに基づいて、地震
電磁界信号の発生中心位置Ｘ₀ 、拡がりΔＸ₀、その強
度分布Ｉ₀ の推定を、以下のようにして行う。すなわ
ち、地震電磁界信号の３つのデータ、Ｘ_t 、ΔＸ_t と、
Ｘ_i 、ΔＸ_i 、Ｉ_i と、Ｘ_r 、ΔＸ_r 、Ｉ_r とに対し、
以下に示す適当な重みを付け計算式により中心位置
Ｘ₀ 、及びその拡がりΔＸ₀ を算出する、 Ｘ_o ＝（１／３）（ｗ₁ Ｘ_i ＋ｗ₂ Ｘ_r ＋ｗ₃ Ｘ_t ）、 ΔＸ_o ＝（１／３）（ｗ₁ ΔＸ_i ＋ｗ₂ ΔＸ_r ＋ｗ₃ Δ
Ｘ_t ）、 ここで、ｗ₁ ＋ｗ₂ ＋ｗ₃ ＝１である。また、重み付き
強度分布Ｉ₀ も、 Ｉ₀ ＝（１／２）（ｗ₄ Ｉ_i ＋ｗ₅ Ｉ_r ） により算出し、中心位置データＸ_o 、ΔＸ_o 、その強度
分布Ｉ₀ を次々に送出する。そして、発生源分布推定部
３９のデータＸ_O 、ΔＸ_O は、前述したように、各観測
局の改良局地特性値算出部２８に送られ、当該観測点に
おける空間ウィンドー内の信号のみにつき、改良局地特
性値Ｃ_f を算出してそれを主局に送信し、局地特性値表
示部３３に表示する。なお、この重み付き平均値の算出
のアルゴリズムは、トモグラフィー部３８から得られた
発生源データＸ_t 、ΔＸ_t にかなりの重みを置いた重み
付き平均による。

【００３２】地震の発生時推定部４１では、入力される
特性値信号Ｃ_e 、Ｃ_f 、Ｃ_r における所定時間幅当たり
のパルス数時間関数の重み付き平均特性関数Ｃ_m を、 Ｃ_m ＝（１／３）（ｗ_e Ｃ_e ＋ｗ_f Ｃ_f ＋ｗ_r Ｃ_r ） の式により算出する、ここで、当初は、例えばｗ_e ＝
０．２、ｗ_f ＝０．３、ｗ_r ＝０．５とするが、最適な
重みの値は経験的に決められる。このようにして予め定
められた時間内、例えば３０分毎に算出したＣ_m を縦軸
に、時間ｔを横軸にとると、図１０（Ａ）に例示される
グラフが描かれる。この地震電磁界信号のパルス数時間
関数の重み付き平均値Ｃ_m において、経験的に知られた
地震発生の直前と判定する異常判定基準値Ｃ_o に対し、
このＣ_o を超える時刻Ｔ₀ を求める。そして、図１０
（Ｂ）に示すように、所定値Ｃ_o を超える時間Ｔ₀ に、
経験的に知られた地震発生迄の時間ΔＴ（通常は、数時
間程度）を加え、 Ｔ_E ＝Ｔ₀ ＋ΔＴ を算出することで地震発生時Ｔ_E を推定する。地震発生
判定の基準値Ｃ₀ 、及びその時刻Ｔ₀ から発生迄の時間
ΔＴは、経験的に決定するものとし、さらに各地域のデ
ータの蓄積を基に改良して行く学習機能を有するもので
あってもよい。判定基準Ｃ₀ の決め方にもよるが、ΔＴ
は、現在の研究では、概ね数時間〜数日であることが知
られている。

【００３３】マグニチュード推定部４０では、図１１に
示すように、発生源分布推定部３９で求めた各地震電磁
界信号Ｘ₀ 、ΔＸ₀ の×印で示す発生位置を基に、その
拡がりのパラメーター、例えば、面積Ａを次のようにし
て算出する。即ち、これらの地震電磁界信号の発生源
は、図１１に示すように、前述したように雲状の分布を
描くので、これを囲む領域を作り、その面積を算出する
が、円、又は、楕円によりその領域を近似することで、
面積Ａの計算は容易となる。この面積Ａを、地震学で既
知のマグニチュードを算出する経験式 Ｍ＝ａＬｏｇＡ＋ｂ に挿入し、マグニチュードＭの推定値Ｍ₁ を求める、こ
こで、ａ、ｂは定数である。次に、主局特性値算出部３
７の主局特性値信号Ｃ_r 、及び各観測局からの局地特性
値信号Ｃ_e 、改良局地特性値信号Ｃ_f のパルスの数、極
小値、極大値、及び主局特性値算出部３７で求めた観測
点から発生域の中央点Ｘ_r 迄の震央距離Ｌを以下に示す
マグニチュードの経験的関係式 経験的関係式＝Ｍ₂ ＝ｆ（Ｃ_r 、Ｃ_e 、Ｃ_f 、Ｌ） に挿入し、マグニチュードの第２の推定値Ｍ₂ を求め
る。マグニチュードの最終推定値Ｍ₀ は、推定値Ｍ₁ 、
Ｍ₂ の重みつき平均値、 Ｍ₀ ＝（１／２）（ｗ₁ Ｍ₁ ＋ｗ₂ Ｍ₂ ） の式にて算出する。なお、現在は上記Ｍ₂ を求める式の
具体的な形は知られていないが、Ｍ₂ が知られていない
間は、ｗ₂ ＝０として計算する。また、地震電磁界信号
の発生源の拡がりと、マグニチュードＭ₁ との関係につ
いても、各地域、地震のメカニズムなど地震の型ごとの
経験式は、データの蓄積により改良することとなる。今
後の各地における観測データの蓄積を待って、これ等の
経験式の精度の向上を図る自己学習機能を有するもので
あってもよい。従って、本システムでは、利用者の経験
がネットワーク等でグローバルにかつ、効率的にリンク
されていれば一層効率的なものとなる。

【００３４】以上のようにして地震発生時刻推定部４
１、発生源分布推定部３９、マグニチュード推定部４０
において算出された全ての推定値、特に、地震発生時Ｔ
_E と、地震発生中心位置Ｘ₀ 、その拡がりΔＸ₀ 、及び
強度分布Ｉ₀ と、地震のマグニチュードＭ₀ との地震予
測の三要素の予測値は、主局特性値表示部４２に表示さ
れる。また、判定部４３では、上記した三種のデータ
と、気象データを参考データとして比較し、雷放電の有
無の確認を行う他、微小地震活動の推移、地殻変動デー
タなど地殻活動に関する参照データと、推定された地震
予測の三要素の全て、又は、一部とを対比して、総合的
評価を行い、推定の精度を評価する。このような評価の
際、地殻変動等のその他の独立していると思われる観測
項目に異常がある場合には、予測の信頼度を大きくす
る。判定の高度化、定量化にあたっては、自己学習機能
を採用することができるが、初期の段階では、定性的な
判定となる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、少な
くとも２箇所に設置した各観測局にて検出した地震電磁
界信号から市中ノイズ、及び大気放電ノイズを除去した
地震電磁界信号Ｏ_a と既知の地震電磁界信号波形とを対
比し、同じ波形を有する地震電磁界信号Ｏ_S を抽出し、
この信号Ｏ_S の振幅レベル毎のパルスの数等で構成され
る局地特性値信号Ｃ_e と、到来方位データ（ｄ、Δｄ）
と、この到来方位データ（ｄ、Δｄ）の相加平均値から
求めた局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）とを基地局
に送る一方、観測点から、基地局から送られたデータに
より示される地震電磁界発生源の中心位置（Ｘ₀ 、拡が
りΔＸ₀ ）を結んで形成される空間ウインドー幅内に存
在する振幅レベル毎のパルス数、及び極値にて構成され
る改良局地特性値信号Ｃ_f と、低周波の信号Ｏ_S とを基
地局に送信する。基地局の相関処理手段では、各観測点
間の地震電磁界信号Ｏ_S の平滑化相関関数に基づいて遅
延時間Ｔ、及び半値幅Ｈを求め、そして遅延時間Ｔをト
モグラフィー部に入力して地震電磁界の空間分布データ
（Ｘ_t 、ΔＸ_t ）を求め、主局地震電磁界波弁別手段で
は、半値幅Ｈに基づいて形成される到達許容時間幅ΔＴ
₁₂内に共通に存在する各観測局の信号Ｏ_S を主局特性値
信号Ｏ_r として出力し、さらに、主局特性値算出手段で
は、一定時間におけるこの信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパ
ルス数等から構成される信号Ｃ_r を出力し、局地方向分
布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）に基づいて求めた地震電磁界
の発生域の平均分布データ（Ｘ_r 、ΔＸ_r 、Ｉ_r ）と、
算出した観測点からＸ_r に至る震央距離Ｌとを出力す
る。発生源分布推定部では、平均分布データ（Ｘ_r 、Δ
Ｘ_r 、Ｉ_r ）と、空間分布データ（Ｘ_t 、ΔＸ_t ）と、
到来方位データ（ｄ、Δｄ）に基づいて算出したデータ
（Ｘ_i 、ΔＸ_i 、Ｉ_i ）との重み付き平均値データ（Ｘ
₀ 、ΔＸ₀ 、Ｉ₀ ）を算出して発生源分布の推定を行
い、マグニチュード推定部では、重み付き平均値として
算出された中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ と、局地
特性値信号Ｃ_e 、及びＣ_f と、主局特性値信号Ｃ_r と、
距離Ｌとに基づいて地震のマグニチュードＭ₀ を推定
し、さらに、地震発生時推定部では、主局特性値Ｃ
_r と、局地特性値Ｃ_e と、改良局地特性値Ｃ_f におけ
る、パルス数時間関数に基づいて求めた重み付き平均値
により示される異常値発生時Ｔ₀ に、経験から求めた時
間ΔＴを加算して地震発生時Ｔ_E を求めるよう構成され
ている。従って、各観測局、及び基地局においてノイズ
の影響を受けない地震電磁界信号が形成される上、これ
らの地震電磁界信号に基づいて地震電磁界の特性を示す
局地特性値信号Ｃ_e と、改良局地特性値信号Ｃ_f と、主
局特性値信号Ｃ_r との３種類の特性値信号等を形成する
ことが出来、このため、これらの信号等に基づいて求め
た地震発生時Ｔ_E と、その発生源中央位置データ
（Ｘ₀、ΔＸ₀ 、Ｉ₀ ）と、そのマグニチュードＭ₀ と
の推定を高い精度にて得ることが可能となり、高い確度
にて地震の前兆現象に係わる電磁界の観測を行うことが
出来る。

【００３６】さらに、地震の発生時推定部と、発生源分
布推定部と、マグニチュード推定部との出力信号と、気
象データとを対比して雷放電の確認を行うことが出来、
さらに、地殻活動モニタデータと対比することで、推定
した３要素の信号の信頼性を評価することが可能とな
る。

【００３７】また、本発明の地震の前兆現象に係わる電
磁界の観測技術によれば、地震の前兆現象に係わる電磁
界の観測手法が実用的と考えられるので、一般に広く活
用されることが出来、このため、避難の実施により人命
の保全が可能となる他、一次、二次災害を軽減する等、
地震災害の全般的軽減を図ることが期待出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の地震の前兆現象に係わる電磁界観測
方法を実施する装置の実施例の概略的構成を、複数の観
測局の１つを概略的に示すブロック図と、基地局の概略
的ブロック図とにより示す図である。

【図２】 図１に示される観測局の詳細なブロック図で
ある。

【図３】 図１に示される基地局の詳細なブロック図で
ある。

【図４】 観測点から地震電磁界発生中央位置Ｘ₀ を結
んだ中心方向ｄ_s と、地震電磁界の拡がりから求めた方
向のばらつきΔｄ_s との関係を模式的に示す図である。

【図５】 空間ウインドー（ｄ_s ±Δｄ_s ）幅内、即ち
図中、∠ＰＯＰの立体角内に存在する信号Ｏ_s のパルス
（○印にて示す）のみを抽出対象とすることを模式的に
示す図である。

【図６】 （Ａ）は観測点ｉにおいて観測点ｊに対し遅
延時間Ｔ_ijを持って入力される地震電磁界信号Ｏ_siの波
形を例示する図、（Ｂ）は観測点ｊから入力される地震
電磁界信号Ｏ_sjの波形を例示する図である。

【図７】 ３つの回転２葉双曲面１１、１２、１３の交
点Ｑ（地震電磁界発生域）として求められた地震電磁界
の発生点Ｘ_t の関係を模式的に示す図である。

【図８】 （Ａ）は観測点１から到達時間ｔ₁ にて入力
される信号Ｏ_s1を例示する図、（Ｂ）は観測点２から到
達時間ｔ₂ にて入力される信号Ｏ_s2と、信号Ｏ_s1、及び
信号Ｏ_s2の遅延時間Ｔ₁₂とを示す図、（Ｃ）は到達時間
ｔ₁ に到達時間ｔ₂ を一致させ、到達許容時間幅ΔＴ₁₂
内に共通に存在する２つの信号Ｏ_s1、Ｏ_s2を○印にて示
し、それ以外をノイズ（×印）とすることを模式的に示
す図である。

【図９】 （Ａ）は複数の観測点における局地方向分布
データ（ｄ_0i±Δｄ_0i）の交点により形成される電磁界
信号の発生場所Ｘ_i 、及びそのばらつきΔＸ_i との関係
を示す図、（Ｂ）は電磁界パルスの発生場所Ｘ_i と、そ
のばらつきΔＸ_i とを１つの円で示し、この円の多数の
集合を雲状の塊として示す図、（Ｃ）は図９（Ｂ）に示
す雲状の塊の平均的な中心位置Ｘ_r 、及びその拡がりΔ
Ｘ_r と、観測点との位置関係を示すとともに、観測点か
ら中心位置Ｘ_r 迄の震央距離Ｌの位置関係を模式的に示
す図である。

【図１０】 （Ａ）は地震電磁界のパルス数時間関数Ｃ
_m と、地震の直前発生を判定する異常判定基準値Ｃ
₀ と、このＣ₀ を超える時間Ｔ₀ との関係を模式的に示
す図、（Ｂ）は地震発生時刻Ｔ_E ＝Ｔ₀ ＋ΔＴの関係を
模式的に示す図である。

【図１１】 ×状にて示す地震電磁界の発生源の集まり
を雲状の分布として描く領域の面積Ａを模式的に示す図
である。

【符号の説明】

２１・・センサ、２２・・フィルタ、２３・・増幅器、
２４・・雷除去部、２５・・雷位置標定部、２６・・局
地地震電磁界弁別部、２７・・局地特性値算出部、２８
・・改良局地特性値算出部、２９・・伝送部、３０・・
時刻装置、３１・・受信装置、３２・・インタフェー
ス、３３・・局地特性値表示部、３４・・低速信号モニ
ター、３５・・主局地震電磁界波弁別部、３７・・主局
特性値算出部、３８・・トモグラフィー部、３９・・発
生源推定部、４０・・マグニチュード推定部、４１・・
発生時推定部、４２・・主局特性値表示部、４３・・総
合判定部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の観測局にて検出した地震電磁界信
   号を処理して基地局に送り、地震発生時、地震発生位
   置、及び地震の大きさに関係する特性量を計測し、地震
   の前兆現象に係わる電磁界を観測する方法において、 少なくとも２箇所に設置した観測局の電磁界センサにて
   検出した地震電磁界信号から市中ノイズ、及び大気放電
   ノイズを除去した地震電磁界信号Ｏ_a と、雷位置標定手
   段において準拠した方法により検出した雷電磁界信号の
   到来方位データ（方向ｄ、拡がりΔｄ）とを出力し、 前記地震電磁界信号Ｏ_a と、既知の地震電磁界信号波形
   とを比較し、同じ波形を有する信号以外の信号を除去し
   て、ノイズの無い地震電磁界信号Ｏ_s を抽出し、 前記地震電磁界信号Ｏ_s の、規定時間幅内に存在する振
   幅レベル毎のパルス数、及びその極大値からなる局地特
   性値信号Ｃ_e と、所定時間内に捕捉された前記到来方位
   データ（ｄ、Δｄ）の相加平均から求めた局地方向分布
   データ（主方向ｄ_0i、ばらつきΔｄ_0i）とを出力し、 前記観測局の観測点から、前記基地局より送られたデー
   タによって示される地震電磁界の中心位置Ｘ₀ 、及びそ
   の拡がりΔＸ₀ に向けて結んだ中心方向ｄ_s 、及びばら
   つきΔｄ_s により形成された空間ウインドー幅内に存在
   する前記地震電磁界信号Ｏ_s の振幅レベル毎のパルス
   数、及びその極大値からなる改良局地特性値信号Ｃ_f を
   求めて出力し、 前記観測局の各々で求めた前記地震電磁界信号Ｏ_s の低
   周波信号、前記局地特性値信号Ｃ_e 、改良局地特性値信
   号Ｃ_f 、到来方位データ（ｄ、Δｄ）、及び局地方向分
   布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）を前記基地局に送り、 前記基地局において、 各観測点の前記信号Ｏ_s の相関関数を求め、さらに平滑
   化した前記相関関数の極大を示す時点を遅延時間Ｔとし
   て求めるとともに、前記平滑化相関関数の半値幅Ｈを求
   め、 前記遅延時間Ｔより地震電磁界発生域の空間分布の中央
   点を示すデータＸ_t 、及びその拡がりΔＸ_t を求め、 前記半値幅Ｈに基づいて形成される到達許容時間幅ΔＴ
   ₁₂内に共通に存在する各観測点の前記信号Ｏ_s を抽出す
   ることにより、ノイズの無い地震電磁界信号Ｏ_r を得、 前記信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパルス数、及びその極大
   値からなる主局特性値信号Ｃ_r と、前記局地方向分布デ
   ータ（ｄ_0i、Δｄ_0i）に基づいて求めた地震電磁界発生
   域の中央位置Ｘ_r 、その拡がりΔＸ_r 、及び強度分布Ｉ
   _r を平均分布データとして求めるとともに、算出した観
   測点から前記中央位置Ｘ_r 迄の震央距離Ｌとを出力し、 前記空間分布データＸ_t 、ΔＸ_t と、前記平均分布デー
   タＸ_r 、ΔＸ_r 、及びＩ_r と、前記到来方位データ
   （ｄ、Δｄ）に基づいて算出した発生域データＸ_i、Δ
   Ｘ_i 、Ｉ_i との重み付け平均値計算により地震電磁界発
   生源の中心位置を示すＸ₀ 、その拡がりΔＸ₀ 、その強
   度分布Ｉ₀ を推定するとともに、前記中心位置データＸ
   ₀ 、及びその拡がりΔＸ₀ を前記各観測局に送り、 入力された前記主局特性値信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ
   _e 、改良局地特性値信号Ｃ_f 、及び震央距離Ｌと、前記
   データＸ₀ 、その拡がりΔＸ₀ の集合に基づいて求めた
   地震電磁界発生域の拡がりを示す量とに基づいて地震マ
   グニチュードＭ₀ を推定し、 入力された主局特性値信号Ｃ_r と、局地特性値信号Ｃ_e
   と、改良局地特性値信号Ｃ_f とにおけるパルス数の時間
   関数に基づいて求めた異常発生と判断する地震発生時Ｔ
   ₀ に、経験的に設定した時間ΔＴを加算して地震発生時
   Ｔ_E を推定する、ことを特徴とする地震の前兆現象に係
   わる電磁界観測方法。
2. 【請求項２】 前記地震発生推定時Ｔ_E と、前記中心位
   置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、その強度分布Ｉ₀ と、前
   記マグニチュードＭ₀ とを、気象データと比較して雷の
   有無を確認するとともに、地殻活動モニタデータと比較
   して前記地震発生の推定時Ｔ_E 、前記地震発生源中心位
   置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ 、強度分布Ｉ₀ 、及び前記
   マグニチュードＭ₀ の信頼性の評価を行うことを特徴と
   する請求項１に従う方法。
3. 【請求項３】 前記中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀
   の集合に基づいて地震電磁界の発生域の拡がりを表す
   量、例えば面積値を算出し、該値に基づいてマグニチュ
   ードの第１の推定値Ｍ₁ を求め、前記主局特性値信号Ｃ
   _r 、局地特性値信号Ｃ_e 、及び改良局地特性値信号
   Ｃ_f 、及び震央距離Ｌに基づいて第２の推定値Ｍ₂ を求
   め、前記推定値Ｍ₁ 、Ｍ₂ の重み付き平均値を算出して
   最終のマグニチュードＭ₀ を推定することを特徴とする
   請求項１に従う方法。
4. 【請求項４】 複数箇所に設置された観測局にて検出し
   た地震電磁界信号を処理して基地局に送り、基地局にて
   さらに信号処理して地震発生時、地震発生位置、及び地
   震のマグニチュードに関係する特性量を計測し、地震の
   前兆現象に係わる地震電磁界を観測する装置において、 少なくとも２箇所に設置された観測局のそれぞれは、 前記観測局の電磁界センサにより検出された電磁界信号
   から市中ノイズ、及び大気放電ノイズを除去した地震電
   磁界信号Ｏ_a と、予め記憶させた既知の地震電磁界信号
   波形とを比較し、同じ波形を有する既知の地震電磁界信
   号を抽出してノイズの無い局地地震電磁界信号Ｏ_s を出
   力する共に、雷位置標定手段において準拠した方法によ
   り検出した雷電磁界信号の到来方位データ（ｄ、Δｄ）
   を出力する局地地震電磁界弁別手段と、 入力された前記信号Ｏ_s の、規定時間幅内に存在する振
   幅レベル毎のパルス数と、その振幅の極大値とからなる
   局地特性値信号Ｃ_e 、及び所定時間内に捕捉された電磁
   界信号の前記到来方位データ（ｄ、Δｄ）の相加平均か
   ら求めた局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）を出力す
   る局地特性値算出手段と、 前記局地地震電磁界弁別手段から出力される信号Ｏ
   _s と、前記基地局から送られる地震電磁界中心位置を示
   すデータＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ とを入力され、前記観測局
   の観測点から前記中心位置Ｘ₀ 、拡がりΔＸ₀ に向けて
   結んで形成される空間ウインドー幅内に入る前記信号Ｏ
   _s の振幅レベル毎のパルスの数と、その極大値とからな
   る改良局地特性値信号Ｃ_f を出力する改良局地特性値算
   出手段と、 前記局地地震電磁界弁別手段から出力される信号Ｏ_s の
   うちの低周波の信号Ｏ _s と、前記局地特性値信号Ｃ_e 、
   及び改良局地特性値信号Ｃ_f と、到来方位データ（ｄ、
   Δｄ）、及び局地方向分布データ（ｄ_0i、Δｄ_0i）とを
   前記基地局に送る伝送手段とを備え、 前記基地局は、 前記各観測局から入力された前記信号Ｏ_s の平滑化され
   た相関関数が極大となる時点を地震電磁界の遅延信号Ｔ
   として求めるとともに、前記平滑化相関関数の半値幅Ｈ
   を求める相関処理手段と、 前記遅延時間Ｔを入力されて地震電磁界発生域の空間分
   布の中央点を示すデータＸ_t 、その拡がりΔＸ_t を算出
   するトモグラフィー手段と、 複数の前記信号Ｏ_s と、前記相関処理手段からの半値幅
   Ｈとを入力され、前記半値幅Ｈに基づいて形成される到
   達許容時間幅ΔＴ₁₂内に共通に存在する複数の信号Ｏ_s
   を抽出してノイズの無い主局地震電磁界信号Ｏ_r を出力
   する主局地震電磁界波弁別手段と、 入力された前記信号Ｏ_r の振幅レベル毎のパルス数、極
   大値からなる主局特性値信号Ｃ_r と、局地方向分布デー
   タ（ｄ_0i、Δｄ_0i）に基づいて算出された地震電磁界の
   平均分布データＸ_r 、その拡がりΔＸ_r 、及び強度分布
   Ｉ_r とを出力し、さらに、前記観測局から前記平均分布
   データＸ_r 迄の震央距離Ｌを算出して出力する主局特性
   値算出手段と、 前記主局特性値算出手段からの平均分布データＸ_r 、Δ
   Ｘ_r 、Ｉ_r と、前記トモグラフィー手段からの空間分布
   データＸ_t 、ΔＸ_t と、到来方位データ（ｄ、Δｄ）を
   入力されて算出した発生域データＸ_i 、ΔＸ_i 、Ｉ_i と
   の重み付け平均値計算により算出された地震電磁界発生
   源の中心位置データＸ₀ 、その拡がりΔＸ₀ 、及び強度
   分布Ｉ₀ を推定するとともに、該中心位置データＸ₀ 、
   その拡がりΔＸ₀ を前記各観測局の改良局地特性値算出
   手段に送る発生源分布推定手段と、 入力された前記中心位置データＸ₀ 、拡がりΔＸ₀ の集
   合に基づいて求めた地震電磁界発生域の拡がりを示す量
   と、主局特性値信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ_e、改良局
   地特性信号Ｃ_f 、及び震央距離Ｌとに基づいて地震のマ
   グニチュードＭ₀ を算出するマグニチュード推定手段
   と、前記特性値Ｃ_e 、Ｃ_f 、Ｃ_r のパルス数を入力さ
   れ、このパルス数と時間との関数を示すパルス数時間関
   数に基づいて求めた異常発生と判断する時間Ｔ₀ に、経
   験的に知られた時間ΔＴを加算して地震発生時Ｔ_E を推
   定する発生時推定手段とを備えることを特徴とする地震
   電磁界の観測による地震の前兆現象に係わる電磁界観測
   装置。
5. 【請求項５】 前記発生時推定手段からの地震発生推定
   時Ｔ_E と、前記発生源推定手段からの中心位置データＸ
   ₀ 、その拡がりΔＸ₀ 、強度分布Ｉ₀ と、前記マグニチ
   ュード推定手段からのマグニチュードＭ₀ とを、気象デ
   ータと比較して雷の有無を確認する一方、地殻活動モニ
   タデータと比較して前記三者のデータの推定の信頼性を
   判定する総合判定手段を備えることを特徴とする請求項
   ４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記中心位置データＸ₀ 、その拡がりΔ
   Ｘ₀ の集合に基づいて地震電磁界の発生域の拡がりを表
   す量、例えば面積値を算出し、該値に基づいてマグニチ
   ュードの第１の推定値Ｍ₁ を求め、入力された前記主局
   特性値信号Ｃ_r 、局地特性値信号Ｃ_e 、及び改良局地特
   性値信号Ｃ_f 、及び震央距離Ｌに基づいて求めた第２の
   推定値Ｍ₂ を求め、前記推定値Ｍ₁ 、Ｍ₂ の重み付き平
   均値を算出して最終のマグニチュードＭ₀ を求めること
   を特徴とする請求項４に従う装置。