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南 拓人
大学院理学研究科 惑星学専攻
助教

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（理学）, 京都大学
■ 研究キーワード
  • 地球電磁気
■ 研究分野
  • 自然科学一般 / 固体地球科学
■ 委員歴
  • 2025年01月 - 現在, Earth Planets and Space, Editors

研究活動情報

■ 受賞
  • 2022年02月 Earth, Planets and Space, EPS Excellent Reviewers 2021
    対象リソースIRI

  • 2022年01月 Earth, Planets and Space, EPS Highlighted Papers 2021, International Geomagnetic Reference Field: the thirteenth generation
    P. Alken, E. Thébault, C. D. Beggan, H. Amit, J. Aubert, J. Baerenzung, T. N. Bondar, W. J. Brown, A. Chambodut, A. Chulliat, G. A. Cox, C. C. Finlay, A. Fournier, N. Gillet, A. Grayver, S. Califf, M. D. Hammer, M. Holschneider, L. Huder, G. Hulot, T. Jager, C. Kloss, M. Korte, W. Kuang, A. Kuvshinov, B. Langlais, J.‐M. Léger, V. Lesur, P. W. Livermore, F. J. Lowes, S. Macmillan, W. Magnes, M. Mandea, S. Marsal, J. Matzka, M. C. Metman, T. Minami, A. Morschhauser, J. E. Mound, M. Nair, S. Nakano, N. Olsen, F. J, Pavón‐Carrasco, V. G. Petrov, G. Ropp, M. Rother, T. J. Sabaka, S. Sanchez, D. Saturnino, N. R. Schnepf, X. Shen, C. Stolle, A. Tangborn, L. Tøffner‐Clausen, H. Toh, J. M. Torta, J. Varner, F. Vervelidou, P. Vigneron, I. Wardinski, J. Wicht, A. Woods, Y. Yang, Z. Zeren, B. Zhou

  • 2021年11月 地球電磁気・地球惑星圏学会, SGEPSS論文賞, A candidate secular variation model for IGRF-13 based on MHD dynamo simulation and 4DEnVar data assimilation
    Takuto Minami, Shin’ya Nakano, Vincent Lesur, Futoshi Takahashi, Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimizu, Ryosuke Nakashima, Hinami Taniguchi, Hiroaki Toh

  • 2020年11月 地球電磁気・地球惑星圏学会, 大林奨励賞, 有限要素法に基づく数値解析手法を取り入れた、津波によって誘導される電磁場変動および火山活動に起因する電気伝導度構造変化に関する研究
    南拓人

  • 2019年05月 日本火山学会, 日本火山学会研究奨励賞, 能動電磁探査ACTIVEを用いた阿蘇山マグマ噴火時の比抵抗構造時間変化の推定
    南 拓人

  • 2019年01月 Earth, Planets and Space, EPS Highlighted Papers 2018, Temporal variation in the resistivity structure of the first Nakadake crater, Aso volcano, Japan, during the magmatic eruptions from November 2014 to May 2015, as inferred by the ACTIVE electromagnetic monitoring system
    Takuto Minami, Mitsuru Utsugi, Hisashi Utada, Tsuneomi Kagiyama, Hiroyuki Inoue
    共同研究・競争的資金等の業績ID対象リソースIRI

  • 2013年11月 地球電磁気・地球惑星圏学会, 学生発表賞（オーロラメダル）, Initial rise in the horizontal magnetic component induced by the tsunami passage
    南 拓人

■ 論文
  • Kazutaka Mannen, Ryosuke Doke, Akira Johmori, George Kikugawa, Takuto Minami, Tetsuya Takahashi, Mitsuru Utsugi, Koichiro Fujimoto
    Elsevier BV, 2025年09月, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 465, 108363 - 108363
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Keiichi Ishizu, Yasuo Ogawa, Kuo Hsuan Tseng, Takahiro Kunitomo, Norihiro Kitaoka, Grant Caldwell, Takuto Minami, Sohei Serita, Hiroshi Ichihara, Edward Alan Bertrand, Wiebke Heise
    SUMMARY Although controlled-source electromagnetic (CSEM) methods have higher sensitivity to thin resistive bodies than the magnetotelluric (MT) method, their delineation by the inversion requires CSEM data with high signal-to-noise ratio (SNR). This study aims to enhance the SNR of CSEM data by increasing the number of stacks. To efficiently stack long-term data, we use an EM-accurately controlled, routinely operated signal system (ACROSS), which can transmit accurately controlled waveforms by synchronizing the transmitting waveforms with a 10 MHz Global Positioning System signal. We conducted a CSEM survey using the EM-ACROSS in the Kusatsu-Shirane Volcano to demonstrate that the SNR can be improved by extensive observation data and the CSEM inversion can delineate hydrothermal systems, including resistive bodies of vapour-rich reservoirs. Our EM-ACROSS simultaneously transmitted waveforms from two dipoles during a 192-h of the survey; five-component receivers located 4–6 km away from the transmitter captured EM-ACROSS signals ranging between 146 and 192 h. By stacking extensive observation data using a weighted method, the CSEM responses show minimal error levels, with standard errors <2 per cent for most frequencies. The SNR roughly followed the square root of the stacking times. 3-D inversion of the collected CSEM data delineated a relatively resistive body, interpreted as a vapour-dominated reservoir below a cap-rock layer, while the MT inversion failed to recover the same. This highlights the ability of an EM-ACROSS-based CSEM survey to delineate hydrothermal systems including vapour-dominated reservoirs, and provides a compelling rationale for establishing CSEM as a standard methodology in hydrothermal imaging. Furthermore, this study suggests that the enhanced imaging capabilities of CSEM data can be further improved when integrated with MT data.
    Oxford University Press (OUP), 2024年12月, Geophysical Journal International, 240(2) (2), 1107 - 1121
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami
    Electrically conductive seawater, moving in an ambient magnetic field, generates electromagnetic (EM) variations. Tsunamis are significant contributors to this phenomenon, inducing observable electric and magnetic fluctuations at seafloor and coastal observatories. While understanding of these occurrences in open oceans is robust, knowledge regarding their observation on islands remains limited. This article seeks, through the use of numerical experimentation, to enhance our understanding of tsunami-generated EM (TGEM) variations observed on islands. Utilizing simulations involving conical islands, we identify three key insights regarding EM intensity normalized by the height of incident tsunamis: (i) increased ocean depth surrounding the island amplifies tsunami EM signals, particularly for periods shorter than 20 min; (ii) magnetic field strength at the island is approximately comparable to that observed at the seafloor in the absence of the island when the island radius is smaller than 6 km; and (iii) electric field intensity at the island notably surpasses that observed at the seafloor, especially with smaller island radii ( 6 km). Additionally, we establish that employing the ratio of island radius to tsunami wavelength near the island coast facilitates the derivation of empirical functions for this phenomenon. This article is part of the theme issue ‘Magnetometric remote sensing of Earth and planetary oceans’.
    The Royal Society, 2024年12月, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 382(2286) (2286)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Toshitaka Baba, Zhiheng Lin, Takuto Minami, Hiroaki Toh
    Ocean-bottom pressure gauges are widely used for tsunami observations due to their established accuracy and stability. Recent advancements reveal that the magnetic field fluctuates when a large tsunami passes over the ocean, suggesting potential alternatives to pressure gauges in the form of ocean-bottom electromagnetometers (OBEMs). This article offers a comprehensive synthesis of recent findings concerning tsunami magnetic fields and their utility in tsunami source estimation. In addition, we scrutinize the effectiveness of tsunami observations employing OBEMs. Despite the promise of electromagnetometers, it is worth noting that the background noise inherent in electromagnetic observations tends to be approximately 10 times greater than that of pressure observations within the critical tsunami frequency bands. The Earth’s magnetic field sporadically disrupts tsunami magnetic fields, presenting a potential limitation to the utility of electromagnetometers in tsunami detection when compared with pressure gauges. Nevertheless, our investigation underscores the potential of electromagnetic observations in detecting tsunamis propagating over the ocean at magnitudes of a few centimetres. An invaluable advantage of electromagnetometers over pressure monitoring lies in their capability to observe tsunami velocity fields, suggesting a promising avenue for further research and development in tsunami observation technology. This article is part of the theme issue ‘Magnetometric remote sensing of Earth and planetary oceans’.
    The Royal Society, 2024年12月, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 382(2286) (2286), 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takeshi Suzuki, Ryokei Yoshimura, Ken'ichi Yamazaki, Takuto Minami, Kazuki Sawayama, Naoto Oshiman
    Elsevier BV, 2023年12月, Journal of Applied Geophysics, 105271 - 105271, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Hiiro Yokoi, Toshitaka Baba, Zhiheng Lin, Takuto Minami, Masato Kamiya, Akino Naitoh, Hiroaki Toh
    American Geophysical Union (AGU), 2023年06月, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128(6) (6)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • 電磁場変動観測を用いた津波波源推定と津波予測に向けて
    南拓人
    2022年07月, 月刊地球, 日本語
    [招待有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • N. R. Schnepf, T. Minami, H. Toh, M. C. Nair
    Abstract On 15 January 2022, at around 04:00 UTC, the submarine volcano Hunga Tonga‐Hunga Ha'apai explosively erupted. We examine data from 10 Pacific Ocean geomagnetic observatories and process the data using both high pass filters and cross‐wavelet analyses to enable evaluating the time‐frequency characteristics of the magnetic signals across the Pacific region. At the Western Samoa observatory (API), magnetic signals of 3–8 min period, and visible in both vertical and horizontal fields, arrived at ∼04:44 UTC. The observatories at Chichijima Island (CBI) and Easter Island (IPM) both had local magnetic signatures concurrent with the eruption's water wave arrival and period ranges from, respectively, 13–93 and 5–100+ min. At CBI and IPM, the magnetic signal may be due to both the eruption's tsunami water wave and atmospheric/ionospheric sources. Our results suggest that the magnetic signatures from the eruption are identifiable and may be further separated in future studies.
    American Geophysical Union (AGU), 2022年05月, Geophysical Research Letters, 49(10) (10)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • 石橋 桜, 宇津木 充, 南 拓人, 吉川 慎, 井上 寛之
    特定非営利活動法人 日本火山学会, 2022年, 日本火山学会講演予稿集, 2022, 9 - 9, 日本語

  • Patrick Alken, E. Thébault, C. D. Beggan, H. Amit, J. Aubert, J. Baerenzung, T. N. Bondar, W. J. Brown, S. Califf, A. Chambodut, A. Chulliat, G. A. Cox, C. C. Finlay, A. Fournier, N. Gillet, A. Grayver, M. D. Hammer, M. Holschneider, L. Huder, G. Hulot, T. Jager, C. Kloss, M. Korte, W. Kuang, A. Kuvshinov, B. Langlais, J.-M. Léger, V. Lesur, P. W. Livermore, F. J. Lowes, S. Macmillan, W. Magnes, M. Mandea, S. Marsal, J. Matzka, M. C. Metman, T. Minami, A. Morschhauser, J. E. Mound, M. Nair, S. Nakano, N. Olsen, F. J. Pavón-Carrasco, V. G. Petrov, G. Ropp, M. Rother, T. J. Sabaka, S. Sanchez, D. Saturnino, N. R. Schnepf, X. Shen
    AbstractIn December 2019, the International Association of Geomagnetism and Aeronomy (IAGA) Division V Working Group (V-MOD) adopted the thirteenth generation of the International Geomagnetic Reference Field (IGRF). This IGRF updates the previous generation with a definitive main field model for epoch 2015.0, a main field model for epoch 2020.0, and a predictive linear secular variation for 2020.0 to 2025.0. This letter provides the equations defining the IGRF, the spherical harmonic coefficients for this thirteenth generation model, maps of magnetic declination, inclination and total field intensity for the epoch 2020.0, and maps of their predicted rate of change for the 2020.0 to 2025.0 time period.
    Springer Science and Business Media LLC, 2021年12月, Earth, Planets and Space, 73(1) (1), 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Zhiheng Lin, Hiroaki Toh, Takuto Minami
    Abstract The motion of conductive seawater by tsunamis can generate magnetic fields in the presence of the background geomagnetic main field. Previous studies found that, using the tsunami‐generated seafloor magnetic field, it is possible to predict the propagation direction and wave height prior to the actual arrivals of tsunamis. This study correlates the tsunami magnetic field and the tsunami sea level change using observed data and three‐dimensional simulations of the 2009 Samoa and 2010 Chile tsunamis. Our direct comparison of the tsunami observed magnetic field and tsunami sea level change illustrate that the vertical tsunami magnetic component, , arrived earlier than the sea level change. The “initial rise” signal in the observed horizontal tsunami magnetic component, , which was arrived even earlier than also is found by combing the observation with the three‐dimensional simulations. We further examine the precision of conversion of the tsunami magnetic field to the sea level change and find that the magnetic field derived tsunami sea levels are as precise as those obtained from differential pressure gauge data. However, our simulation shows that existing tsunami source models are incompatible with our tsunami magnetic data. Therefore, it is necessary to include magnetic field derived tsunami sea level changes to improve those source models.
    American Geophysical Union (AGU), 2021年10月, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126(11) (11)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami, Neesha R. Schnepf, Hiroaki Toh
    AbstractA seafloor geomagnetic observatory in the northwest Pacific has provided very long vector geomagnetic time-series. It was found that the time-series include significant magnetic signals generated by a few giant tsunami events including the 2011 Tohoku Tsunami. Here we report that the tsunami-generated magnetic fields consist of the weak but first arriving field, and the strong but second arriving field—similar to the P- and S-waves in seismology. The latter field is a result of coupling between horizontal particle motions of the conductive seawater and the vertical component of the background geomagnetic main field, which have been studied well so far. On the other hand, the former field stems from coupling between vertical particle motions and the horizontal component of the geomagnetic main field parallel to tsunami propagation direction. The former field has been paid less attention because horizontal particle motions are dominant in the Earth’s oceans. It, however, was shown that not only the latter but also the former field is significant especially around the magnetic equator where the vertical component of the background magnetic field vanishes. This implies that global tsunami early warning using tsunami-generated magnetic fields is possible even in the absence of the background vertical geomagnetic component.
    Springer Science and Business Media LLC, 2021年01月, Scientific Reports, 11(1) (1), 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • 石橋 桜, 宇津木 充, 南 拓人, 井上 寛之
    特定非営利活動法人 日本火山学会, 2021年, 日本火山学会講演予稿集, 2021, 23 - 23, 日本語

  • 南 拓人, Marceau Gresse, 穴井 千里, 宇津木 充
    特定非営利活動法人 日本火山学会, 2021年, 日本火山学会講演予稿集, 2021, 30 - 30, 日本語

  • Takuto Minami, Shin’ya Nakano, Vincent Lesur, Futoshi Takahashi, Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimizu, Ryosuke Nakashima, Hinami Taniguchi, Hiroaki Toh
    Springer Science and Business Media LLC, 2020年09月, Earth, Planets and Space, 72(1) (1)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）
    神戸大学リポジトリ（Kernel）へのリンク

  • Temporal variation in the resistivity structure of the first Nakadake crater, Aso volcano, Japan, during the magmatic eruptions from November 2014 to May 2015, as inferred by the ACTIVE electromagnetic monitoring system
    Minami Takuto, Utsugi Mitsuru, Utada Hisashi, Kagiyama Tsuneomi, Inoue Hiroyuki
    阿蘇山マグマ噴火に伴う地下熱水系時間変化の可視化に成功. 京都大学プレスリリース. 2018-08-23.During the last magmatic eruption period of Aso volcano (November 2014 to May 2015), a controlled-source electromagnetic volcano monitoring experiment (ACTIVE) was conducted. Here, we interpret the temporal variations in the electromagnetic responses. The ACTIVE system installed at the first Nakadake crater, the only active crater of Aso, consisted of a transmitter located northwest of the crater and four (before the eruptions) or three (after the eruptions) vertical induction coil receiver stations. The ACTIVE system succeeded in detecting temporal variations in the resistivity structure during the latest magmatic eruption period. The response amplitude started to increase in November 2014, peaked in February 2015, and decreased slightly in August 2015. An unstructured tetrahedral finite element three-dimensional inversion that accounted for topographic effects was used to interpret temporal variations in the ACTIVE response. The 3-D inversion results revealed that temporal variations in the ACTIVE response are attributed mainly to (1) a broad increase in resistivity at elevations from 750 to 850 m, not only directly beneath the crater bottom but also outside the crater, and (2) a thin layer of decrease in resistivity at the elevation of ~ 1000 m on the western side of the crater. The increase in resistivity can be ascribed to a decrease in the amount of conductive groundwater in the upper part of an aquifer located below the elevation of 800 m, while the decrease in resistivity implies that enhanced fluid temperature and pressure changed the subsurface hydrothermal system and formed a temporal fluid reservoir at the shallow level during the magmatic eruption period.
    Springer Nature America, Inc, 2018年12月, Earth, Planets and Space, 70(1) (1), 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami, Hiroaki Toh, Hiroshi Ichihara, Issei Kawashima
    2017年12月, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH, 122(12) (12), 9559 - 9579, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Robert H. Tyler, Tim P. Boyer, Takuto Minami, Melissa M. Zweng, James R. Reagan
    The electrical conductivity of the ocean is a fundamental parameter in the electrodynamics of the Earth System. This parameter is involved in a number of applications ranging from the calibration of in situ ocean flow meters, through extensions of traditional induction studies, and into quite new opportunities involving the remote sensing of ocean flow and properties from space-borne magnetometers such as carried aboard the three satellites of the Swarm mission launched in 2013. Here, the first ocean conductivity data set calculated directly from observed temperature and salinity measurements is provided. These data describe the globally gridded, three-dimensional mean conductivity as well as seasonal variations, and the statistics of spatial and seasonal variations are shown. This "climatology" data set of ocean conductivity is offered as a standard reference similar to the ocean temperature and salinity climatologies that have long been available.
    SPRINGER HEIDELBERG, 2017年11月, EARTH PLANETS AND SPACE, 69, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami
    2017年09月, SURVEYS IN GEOPHYSICS, 38(5) (5), 1097 - 1132, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami, Hiroaki Toh, Robert H. Tyler
    2015年04月, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 42(7) (7), 2171 - 2178, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takuto Minami, Hiroaki Toh
    2013年09月, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 40(17) (17), 4560 - 4564, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Hiroaki Toh, Takuto Minami
    2012年02月, Earthquake Research and Analysis - Seismology, Seismotectonic and Earthquake Geology, (9) (9), 183 - 198, 英語
    [査読有り]
    論文集(書籍)内論文

  • Takuto Minami, Hiroaki Toh
    2012年, EARTH PLANETS AND SPACE, 64(5) (5), E9 - E12, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

■ MISC
  • 南拓人
    2021年03月, On Physical Sciences, 英語, 国際共著していない
    [招待有り]
    記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）

  • 鬼界海底カルデラ付近で得られた海底圧力観測の初期的な結果
    ASAI Yuko, SEAMA Nobukazu, HANYU Tomoko, MATSUNO Tetsuo, HIROSE Hitoshi, MINAMI Takuto, SUGIOKA Hiroko
    2021年, 日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2021

  • 南 拓人, 宇津木 充, 歌田 久司, 鍵山 恒臣, 井上 寛之
    特定非営利活動法人 日本火山学会, 2018年, 日本火山学会講演予稿集, 2018(0) (0), 102 - 102, 日本語

  • 南 拓人, 宇津木 充
    特定非営利活動法人 日本火山学会, 2017年, 日本火山学会講演予稿集, 2017(0) (0), 52 - 52, 日本語

  • ベクトル津波計による微小津波の検出
    HAMANO Yozo, SUGIOKA Hiroko, TADA Noriko, TOH Hiroaki, MINAMI Takuto
    2014年, 地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会予稿集(CD-ROM), 136th

  • ベクトル津波計リアルタイム観測のための水中音響通信試験とウェーブグライダーの実海域長期運用
    浜野洋三, 杉岡裕子, 多田訓子, 伊藤亜紀, 藤浩明, 南拓人, 川嶋一生
    2014年, ブルーアース要旨集, 2014

  • ベクトル津波計による海底電磁気シグナルの観測
    HAMANO Yozo, SUGIOKA Hiroko, TADA Noriko, TOH Hiroaki, MINAMI Takuto, KAWASHIMA Issei
    2013年, 地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会予稿集(CD-ROM), 134th

  • ベクトル津波計の開発・製作と海底観測
    浜野洋三, 杉岡裕子, 多田訓子, 伊藤亜妃, 藤浩明, 南拓人, 川嶋一生, 塩原肇
    2013年, ブルーアース要旨集, 2013

  • 差分圧力計を設置した海底電磁観測点
    TOH Hiroaki, MINAMI Takuto, SUGIOKA Hiroko, HAMANO Yozo
    2012年, 地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会予稿集(CD-ROM), 132nd

  • 北西太平洋海盆で観測された東北地方太平洋沖地震津波による海洋ダイナモ効果
    南拓人, 藤浩明, 浜野洋三, 杉岡裕子, 多田訓子, 舘畑秀衛, 穂積裕太
    2011年, 日本地震学会秋季大会講演予稿集, 2011

  • 西南日本背弧における海域・陸域での地磁気電位差観測の概要
    大志万 直人, 藤 浩明, 笠谷 貴史, 塩崎 一郎, 下泉 政志, 吉村 令慧, 新貝 雅文, 藤井 郁子, 山口 覚, 中尾 節郎, 村上 英記, 山崎 明, 矢部 征, 高橋 幸裕, 森山 多加志, 増子 徳道, 清水 淳平, 源 泰拓, 大和田 毅, 豊留 修一, 岩瀬 由紀, 上嶋 誠, 西山 陽子, 新村 華奈子, 栫 裕亮, 平野 裕紀, 杉山 大輔, 鳥越 孝一郎, 伊藤 洋輔, 玉井 信太朗, 望戸 裕司, 高木 悠, 南 拓人, 丸谷 良博, 久田 大樹, 姫野 康一郎, 安松 潤二, 岳田 和也, 山本 優二, 臼井 嘉哉, 寺本 万里子, 西村 和浩, 三浦 勉
    山陰地方の陸域と海域を含む西南日本背弧の地殻・マントル比抵抗構造モデルを構築するために， 2006年から海域・陸域での観測を連携させたMT観測を開始し，主に次の2本の測線に沿った観測を実施してきた。1) 鳥取・兵庫両県境付近沖の海域を含む測線(Profile SW100)と，2) 隠岐諸島周辺海域を含む測線(Profile SW200)である。これらの測線に沿って，海域では海底磁力電位差計(OBEM)，および海底地電位差計(OBE)を用いた観測を，また，陸域においては，広帯域MT観測，長周期MT観測を併用した観測を実施してきた。本報告では，2006年から2009年にかけて実施した，日本海での海底観測と，海底観測と連携した陸域での観測の概要と解析結果の概要を報告する。
    京都大学防災研究所, 2010年06月01日, 京都大学防災研究所年報. B = Disaster Prevention Research Institute Annuals. B, 53(0) (0), 181 - 190, 日本語

  • 非一様薄層導体近似を用いた西南日本背弧域における海底地形効果の推定 (海底観測)
    南 拓人, 藤 浩明, 笠谷 貴史
    CA研究グループ, 2010年, Conductivity anomaly研究会論文集, 87 - 94, 日本語

  • 西南日本背弧における導体地球の長周期応答 (陸域・海域連携観測と地球内部電気伝導度構造)
    南 拓人, 藤 浩明, 笠谷 貴史
    CA研究グループ, 2009年, Conductivity anomaly研究会論文集, 56 - 63, 日本語

■ 講演・口頭発表等
  • 火星地下の比抵抗構造推定におけるHSG法の実現可能性について
    星野咲華, 南拓人, 原田裕己, 寺田直樹, 佐藤雅彦
    2024年度CA研究会「地球物理学・地球電磁気学におけるインバージョン理論の実践と発展」, 2025年03月, 日本語
    ポスター発表

  • 2011年東北津波に起因する電場変動を用いた神津島地下比抵抗構造推定の試み
    武林哲志, 南拓人
    2024年度CA研究会「地球物理学・地球電磁気学におけるインバージョン理論の実践と発展」, 2025年03月, 日本語
    ポスター発表

  • ⻤界カルデラ⽕⼭海域での地下⽐抵抗構造
    小畑拓実, 松野哲男, 南拓人, 臼井嘉哉, 市原寛, 巽好幸, 杉岡裕子, 大塚宏徳, 島伸和
    2024年度CA研究会「地球物理学・地球電磁気学におけるインバージョン理論の実践と発展」, 2025年03月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • CSAMTデータを用いた箱根大涌谷西部の三次元比抵抗構造の推定
    南拓人, 萬年一剛, 宇津木充, 城森明
    2024年度CA研究会「地球物理学・地球電磁気学におけるインバージョン理論の実践と発展」, 2025年03月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • CSAMT データを用いた大涌谷噴気帯西部の三次 元比抵抗構造推定
    南 拓人, 萬年一剛, 城森 明, 宇津木 充
    火山学会2024年度秋季大会, 2024年10月, 日本語
    ポスター発表

  • Estimation of 3-D resistivit y structure under the Kikai submarine caldera volcano
    Obata, T., Araki, M., Hirose, T., Matsuno, T., Minami, T., Usui, Y., Otsuka, H., Ichihara, H., Tatsumi, Y., Sugioka, H., Seama, N.
    Electromagnetic Induction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Attempt to estimate the underground resistivity structure of Kozushima using the electric field variation caused by the 2011 Tohoku tsunami
    Takebayashi, T., Minami, T.
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • Controlled-source electromagnetic survey for investigating Kusatsu-Shirane volcano, Japan
    Ishizu , K., Ogawa, Y., Kitaoka, N., Tseng , K. H., Serita , S., Minami , T., Ichihara, H., Kunitomo, T., Caldwell, G., Bertrand , E.A., Heise, W.
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • Controlled source electroma g netic monitorin Crater Lake , Waimangu, New Zealand
    Caldwell , T.G., Kitaoka, N., Kirkb, A., Ogawa, Y., Ishizu, K., Minami , T.
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • Temporal Variation in Controlled Source Electromagnetic Response at Inferno Crater Lake, New Zealand
    Norihiro Kitaoka, Yasuo Ogawa, T. Grant Caldwell, Alison Kirkby, Keiichi Ishizu, Takuto Minami
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • Attempts to detect tsunami-induced electromagnetic fields using machine learning methods: Towards tsunami early warnings
    Chiaki Mita, Takuto Minami, Hiroko Sugioka, Hiroaki Toh
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Quantifying the DC effect of temporal lake changes at Inferno Crater, Waimangu Geothermal System, New Zealand
    Kirkby, A., Caldwell, G., Ogawa, Y., Ishizu, K., Kitaoka, N., Minami, T.
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • Time-domain simulation of magnetic fields due to tsunami-driven electric currents in the ocean and ionosphere
    Takuto Minami
    Electromagnetic Ineduction Workshop 2024, 2024年09月, 英語
    ポスター発表

  • 箱根大涌谷噴気地帯西部の地下比抵抗構造
    萬年 一剛, 城森 明, 道家 涼介, 宇津木 充, 藤本 光一郎, 南 拓人
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 火星における地表磁場観測による比抵抗構造探査の可能性
    南 拓人, 原田 裕己, 佐藤 雅彦
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 日本語
    ポスター発表

  • 3-D resistivity structure under the Kikai submarine caldera volcano
    小畑 拓実, 荒木 将允, 廣瀬 時, 松野 哲男, 南 拓人, 臼井 嘉哉, 大塚 宏徳, 市原 寛, 巽 好幸, 杉岡 裕子, 島伸和
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Benchmark study toward DGRF2020 for IGRF14 - Reproducing DGRF2015 using magnetic data from ground observatories and Swarm satellites
    南 拓人, 松島 政貴, 近藤 優子, 清水 久芳, 藤 浩明
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 機械学習による津波誘導磁場の検出の試み
    美田 千璃, 南 拓人, 藤 浩明, 杉岡 裕子
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 日本語
    ポスター発表

  • Evaluation of the effect of lake level and temperature on CSEM transfer functions at Inferno Crater Lake, New Zealand
    北岡 紀広, 小川 康雄, Caldwell Gran, 石須 慶一, 南 拓人, Kirkby Alison
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 英語
    ポスター発表

  • 2011年東北津波に起因する電場変動を用いた神津島地下比抵抗の検討
    武林 哲志, 南 拓人
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 英語
    ポスター発表

  • UAV搭載電磁探査による熱水噴火発生場の比抵抗構造監視に向けた挑戦
    萬年一剛, 城森 明, 道家 涼介, 宇津木 充, 藤本 光一郎, 南 拓人
    JpGU Meeting 2024, 2024年05月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Attempts to produce candidate models for the IGRF-14 (1)
    松島 政貴, 南 拓人, 中野 慎也, 藤 浩明
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    口頭発表（一般）

  • 機械学習を用いた津波誘導磁場検出手法の開発 と実観測データによる検証
    美田 千璃, 南 拓人, 杉岡 裕子, 藤 浩明
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    ポスター発表

  • 海底圧力データと海底磁場 データのジョイントインバージョン による 2007 年千島列島地震の津波 波源推定
    柴原 澪, 南 拓人, 藤 浩明
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    口頭発表（一般）

  • 鬼界カルデラ火山海底下の 三次元比抵抗構造解析
    小畑 拓実, 荒木 将允, 廣瀬 時, 松野 哲男, 南 拓人, 大塚 宏徳, 巽 好幸, 杉岡 裕子, 市原 寛, 島伸和
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    口頭発表（一般）

  • ニュージーランド Inferno Crater LakeにおけるEM-ACROSS 連続観測
    北岡 紀広, 小川 康雄, T. Grant Caldwell, 石須 慶一, 南 拓人, Alison Kirkby
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    口頭発表（一般）

  • Development of 3-D joint inversion code for MT and CSEM data sets for both land and ocean survey situations
    南拓人
    第154回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2023年09月
    口頭発表（一般）

  • Finite Fault Model of the 2009 Samoa Earthquake Estimated from Simultaneous Inversion of Ocean-bottom Pressure and Electromagnetic Tsunami Records
    Toshitaka BABA, Hiiro YOKOI, Zhiheng LIN, Takuto MINAMI, Hiroaki TOH
    AOGS 2023, 2023年08月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Magnetic signatures due to motional induction in the ocean after the 2022 Tonga eruption
    Takuto Minami, Seiki Asari, Rei Shibahara, Neesha Schnepf, Nair Manoj, Hiroaki Toh
    The 28th IUGG General Assembly, 2023年07月
    [招待有り]
    口頭発表（招待・特別）

  • Forward modeling of the EM-ACROSS at Inferno Crater Lake, New Zealand
    北岡 紀広, 小川 康雄, 石須 慶一, 南 拓人, Caldwell Gran, Kirkby Alison
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    口頭発表（一般）

  • 海底圧力データと海底磁場データのジョイントインバージョンによる2007年千島列島地震の津波波源推定
    柴原 澪, 南 拓人, 馬場 俊孝, 藤 浩明
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    ポスター発表

  • 3-D joint inversion of the AMT and ACTIVE datasets obtained in Aso volcano
    Takuto Minami, Mitsuru Utsugi, Wataru Kanda
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    ポスター発表

  • Imaging 3D resistivity structure under the seafloor of Kikai caldera volcano
    小畑 拓実, 荒木 将允, 廣瀬 時, 松野 哲男, 南 拓人, 大塚 宏徳, 巽 好幸, 杉岡 裕子, 羽生 毅, 田中 聡, 市原 寛, 島 伸和
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    口頭発表（一般）

  • 機械学習による津波誘導磁場検出の試み
    美田 千璃, 南 拓人, 杉岡 裕子
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    ポスター発表

  • Numerical simulation of tsunami and magnetic signals at Chichijima Island, Japan, after the eruption of Hunga volcano, Tonga, on January 15, 2022
    Takuto Minami, Rei Shibahara, Seiki Asari, Hiroaki TOH
    JpGU Meeting 2023, 2023年05月
    口頭発表（一般）

  • Hydrothermal system of Aso volcano, Central Kyushu, Japan, inferred by electromagnetic soundings
    T. Minami, M. Gresse, M. Utsugi
    The IAVCEI Scientific Assembly 2023, 2023年01月, 英語
    口頭発表（一般）

  • 海底地形効果を考慮した3次元比抵抗構造解析手法の開発
    小畑 拓実, 荒木 将允, 松野 哲男, 南 拓人, 島 伸和
    第152回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2022年11月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • ラウ海盆における潮汐起因磁場の 3D 順計算
    中家徳真, 南拓人, 島伸和
    第152回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2022年11月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Effects of the difference in sensitivity between ACTIVE and MT on the joint inversion in volcanic regions
    南 拓人
    第152回地球電磁気地球惑星圏学会・総会, 2022年11月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 阿蘇 2021 年水蒸気噴火後の地下比抵抗分布の推定
    石橋桜, 宇津木充, 南拓人, 吉川慎, 井上寛之
    2022年度日本火山学会, 2022年10月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • The dependence of the tsunami electromagnetic signals observed at islands on the subsurface resistivity
    Rei Shibahara, Takuto Minami
    Electromagnetic Induction Workshop 2022, 2022年09月, 英語
    ポスター発表

  • Hydrothermal model of Aso volcano, Central Kyushu, Japan, inferred from AMT and ACTIVE datasets
    T. Minami, M. Gresse, M. Utsugi
    Electromagnetic Induction Workshop 2022, 2022年09月, 英語
    口頭発表（一般）

  • EM-ACROSS System: Installation at the Kusatsu-Shirane Volcano, Japan
    S. Serita, Y. Ogawa, K. Ishizu, K.H. Tseng, T. Kunitomo, T. Minami, H. Ichihara, T. G. Caldwell, W. Heise, E. A. Bertrand
    Electromagnetic Induction Workshop 2022, 2022年09月, 英語
    ポスター発表

  • Magnetic Signatures of the January 15 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha`apai Eruption
    N. R. Schnepf, T. Minami, H. Toh, M. C. Nair
    AOGS 2022, 2022年08月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Development of joint inversion code to obtain resistivity structure of Nakadake, Aso volcano, consistent between AMT and ACTIVE data sets
    Takuto Minami, Mitsuru Utsugi
    日本地球惑星連合2022年大会, 2022年05月
    口頭発表（一般）

  • 島で観測される津波誘導電磁場の地下比抵抗依存性について
    柴原澪, 南拓人
    日本地球惑星連合2022年大会, 2022年05月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 潮汐起因磁場の三次元順計算コードの開発
    中家徳真, 南拓人
    日本地球惑星連合2022年大会, 2022年05月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Tsunami-related magnetic signals observed at Chichijima Island, Japan, after the eruption of Hunga volcano, Tonga, on January 15, 2022
    Takuto Minami, Rei Shibahara, Seiki Asari
    日本地球惑星連合2022年大会, 2022年05月
    口頭発表（一般）

  • 地中電磁誘導の数値シミュレーションの現状と将来展望について
    南拓人
    地磁気誘導電流(GIC)研究会, 2022年03月, 日本語
    [招待有り]
    口頭発表（招待・特別）

  • ACTIVEとAMTのジョイントインバージョンによる阿蘇中岳の比抵抗構造推定を目指して
    南拓人, 宇津木充
    2021年度CA研究会, 2022年01月
    口頭発表（一般）

  • 阿蘇2014年マグマ噴火前後における地下比抵抗分布の推移
    石橋桜, 宇津木充, 南拓人, 井上寛之
    SGEPSS 第 150回総会・講演会, 2021年11月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 比抵抗構造から示唆される阿蘇山の熱水系モデルについて
    南拓人, Marceau Gresse, 穴井千里, 宇津木充
    2021年度日本火山学会秋季大会, 2021年10月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • 阿蘇 2014 年マグマ噴火前後における地下比抵抗分布の推移
    石橋桜, 宇津木充, 南拓人, 井上寛之
    2021年度日本火山学会, 2021年10月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Ionospheric ring current system accounting for ground-level magnetic observations during the 2011 Tohoku earthquake tsunami
    Takuto Minami, Masashi Kamogawa, Tsutomu Ogawa, Makoto Uyeshima, Toru Mogi, Hiroshi Ichihara
    Japan Geoscience Union Meeting 2021, 2021年06月, 英語
    口頭発表（一般）

  • ACTIVE-AMTデータのジョイントインバージョンによる阿蘇山地下熱水系 の理解に向けて
    南 拓人, 宇津木充, 神田径, Marceau Gresse
    Japan Geoscience Union Meeting 2021, 2021年06月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • How about using the magnetic field for tsunami warning? Comparison of the tsunami magnetic field and sea level change
    Lin Zhiheng, Toh Hiroaki, Minami Takuto
    Japan Geoscience Union Meeting 2021, 2021年06月, 英語
    口頭発表（一般）

  • ラウ海盆における潮汐起因磁場変動の一次元順計算：計算結果と海底磁場データの比較および比抵抗構造に対する感度について
    中家徳真, 南拓人, 島伸和
    Japan Geoscience Union Meeting 2021, 2021年06月, 日本語
    ポスター発表

  • 電磁アクロスデータの時系列解析
    芹田創平, 小川康雄, 曾國軒, 石須慶一, 國友孝洋, 南拓人, 市原寛, T. G. Caldwell
    2020年度CA 研究会, 2021年01月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Summary: A candidate secular variation model for IGRF-13 based on MHD dynamo simulation and 4DEnVar data assimilation
    南拓人, 中野慎也, Vincent Lesur, 高橋太, 松島政貴, 清水久芳, 中島涼輔, 谷口陽菜実, 藤浩明
    2020年度CA 研究会, 2021年01月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Simulation of tsunami-generated electromagnetic fields for the 2009 Samoa and 2010 Chile earthquakes
    林 智恒, 藤 浩明, 南 拓人
    SGEPSS 第 148 回総会・講演会, 2020年11月, 英語
    口頭発表（一般）

  • A hydrothermal model of Aso volcano based on multiphase flow simulation and resistivity structures from ACTIVE and AMT survey data
    南 拓人 , Gresse Marceau, 宇津木 充 , 神田 径
    SGEPSS 第 148 回総会・講演会, 2020年11月, 日本語
    口頭発表（一般）

  • Forecasts of geomagnetic secular variation using core surface flow models (2)
    Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimizu, Futoshi Takahashi, Takuto Minami, Shin'ya Nakano, Ryosuke Nakashima, Hinami Taniguchi, Hiroaki TOH
    JpGU-AGU Joint Meeting 2020, 2020年07月, 英語
    ポスター発表

  • Inferring geomagnetic secular variation using MHD/kinematic dynamo modeling with data assimilation
    Futoshi Takahashi, Shin ya Nakano, Takuto Minami, Hinami Taniguchi, Ryosuke Nakashima, Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimizu, Hiroaki TOH
    JpGU-AGU joint Meeting 2020, 2020年07月, 英語
    ポスター発表

  • Iterative ensemble variational methods and its application for the prediction of geomagnetic secular variation
    Shin'ya Nakano, Takuto Minami, Futoshi Takahashi, Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimizu, Hiroaki TOH
    JpGU-AGU joint Meeting 2020, 2020年07月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Contribution to IGRF-13 from Japan: A secular variation model using a numerical dynamo model and 4DEnVar data assimilation
    Takuto Minami, Shin’ya Nakano, Vincent Lesur, Futoshi Takahashi, Masaki Matsushima, Hisayoshi Shimiz, Ryosuke Nakashima, Hinami Taniguchi, Hiroaki Toh
    JpGU-AGU Joint Meeting 2020, 2020年07月, 英語
    口頭発表（一般）

  • Analysis of evolution of the hydrothermal system of Aso volcano from 2014 to 2015 using multiphase flow simulation and 3-D resistivity variation model
    Takuto Minami, Marceau Gresse, Toru Mogi, Mitsuru Utsugi
    JpGU-AGU Joint Meeting 2020, 2020年07月, 英語
    ポスター発表

■ 所属学協会
  • 国際地磁気・高層物理学会 第６部門

  • 日本火山学会

  • 地球電磁気・地球惑星圏学会

  • 物理探査学会

■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 海底の潮汐起因磁場変動を用いた新しい比抵抗構造推定手法の確立
    南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 神戸大学, 2025年04月01日 - 2029年03月31日

  • 津波が作る電磁場を用いた新たな波源推定
    藤 浩明, 馬場 俊孝, 南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 京都大学, 2022年04月 - 2026年03月

  • ドローン搭載型電磁探査による噴火発生場モニタリングと噴火切迫性評価
    萬年 一剛, 道家 涼介, 宇津木 充, 藤本 光一郎, 南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(A), 基盤研究(A), 神奈川県温泉地学研究所, 2021年04月 - 2026年03月
    調査地の箱根火山大涌谷噴気地帯では2008年頃から、地上設置型のCSAMT探査による地下の比抵抗分布解析が何回か実施され、火山活動の消長に応じて、比抵抗分布も変化していることが明らかになっている。本研究課題では、ドローン搭載型電磁探査により、こうした比抵抗分布変化を高時間分解能で明らかにし、噴火切迫性評価に結びつけることを目標としている。このため、ドローン搭載型電磁探査が、CSAMT探査と少なくとも同等の探査深度と分解能を有するよう改良を図ることが最終目標のひとつとなる。 一方、大涌谷における従来のCSAMT探査は南北に伸びた（＝南北走向）発振源からの電磁波を観測点で受信し、比抵抗構造の南北断面を取得してきた。しかし、大涌谷には東西にロープウェイが走っているため、南北方向にドローンを飛行させると、ロープウェイを横断する形になり安全面から好ましくない。そのため、ドローン電磁探査の運用を考えると、東西走行の発振源と断面取得に移行する必要がある。 そこで、本年度は（１）新たに東西走行の発振源を構築すること、（２）CSAMT探査で東西走行の発振源と南北走行の発振源で得られる比抵抗構造に相違がないか確認すること、（３）CSAMT探査とドローン探査で同等の探査深度と分解能が得られるかを確認すること、の３つの課題に取り組んだ。 この結果、（１）については、構築して探査が実施出来た。（２）に関しては大きな相違が見られない結果が得られたが今後精査する。（３）については、探査領域の比抵抗が低いことや、原因不明のノイズにより、ドローン搭載型電磁探査では測線の半分以上で探査深度がCSAMT探査に比べて劣る結果となった。

  • 水蒸気噴火予知にむけた精密周波数コム電磁モニタリング技術の国際共同研究
    小川 康雄, 石須 慶一, 南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)), 東京工業大学, 2021年10月07日 - 2024年03月31日
    日本及びニュージーランドは火山国で、火山防災研究への期待が大きい。2014年御嶽山噴火、2018年本白根山噴火、2019年ニュージーランド・ホワイト島噴火は、水蒸気噴火であり、数多くの犠牲者・被災者を出した。水蒸気噴火は、現状ではその前兆を捉えることが困難である。これは、火山体に広がる熱水やガスの分布する構造やその時間変化が、地震や測地の観測から捉えることが難しいことによる。一方、比抵抗は熱水やガスの分布に敏感な物理量であるため、人工電磁場を用いることによって、熱水やガスの分布の時間変動を検知することができる。申請者は、高精度に制御された人工的な周波数コム電磁信号源を用いて、火山体を精密にモニタリングするシステムを構築中である。ニュージーランド国ワイマング地熱地域のインフェルノ火口湖は短期間に湖面が10m上下することが知られており、同システムによるモニター観測に適している。そこで、ニュージーランドのGNS Scienceの研究者と共同して観測を行い、火口湖の熱水系の時間変動を捉える観測を実施する。また共同研究を通じて、精密周波数コム電磁モニタリングシステムに関して、観測方法や解析ソフトウエアの高度化をはかる。 今年度は、現地観測の準備として、現地の共同研究者と実際に現地の予察を行い、送信信号装置や観測点の配置の検討および現地での立入許可の申請を開始する予定であった。ところが、新型コロナウイルスの感染拡大のために日本からの渡航が困難でとなった。そこで、共同研究者の協力を仰いだ。観測ターゲットとなるの地元の土地所有者に実験内容を説明することにより、観測に関して基本的な協力を得ることに成功した。実際の人工電磁信号の観測に関しては、ニュージーランド国GNS Scienceと東京工業大学では同一の測定装置を有することから、時系列解析ソフトウエアに関する情報交換を行った。

  • 人工電磁周波数コム信号による火山の精密モニタリングシステムの構築
    小川 康雄, 市原 寛, 南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 東京工業大学, 2020年04月 - 2023年03月, 研究分担者
    （１）人工電磁信号の送受信システムの運用：昨年度に引き続き、草津白根山南麓において２方向の電流電流ダイポールを用い、周波数10Hz から0.01Hz の帯域で周波数コム信号を２系列出力し、繰り返し周期１００秒および10秒にて5月末から５ヶ月間にわたり送信した。送信システムとしては、ファンクションジェネレータをGPS時計で10MHZの精度で同期同調させて、コム信号を２系統出力し、それを２系統のパワーアンプで増幅し、ダイポールに通電した。受信システムとしては、広帯域MT電磁場測定装置および、低消費電力電場ロガーを草津白根山湯釜火口周辺に展開した。受信機は、夏季に落雷による被害を受けたため、機器の修理および避雷対策を行った。 （２）送受信信号処理プログラム作成：送受信時系列から、信号成分を取り出すために、１時間スタックデータを単位として処理するプログラムを作成した。受信機の時系列から人工送信源の正弦波信号を取り出すために、当初信号成分とドリフト成分に分離する方法を検討したが、信号成分がドリフト成分に混入することが確認されたため、時系列処理にあたっては、単純に受信信号をスタックすることとした。 （３）モデル計算：３次元インバージョンコードを用いて、水蒸気噴火場における、水蒸気発生の検知能力を検証した。表層の低比抵抗・低透水性の粘土キャップの下方に生ずると考えられる高比抵抗層を示す水蒸気層を高感度に検知できることが確認された。この構造は、従来の自然信号を用いたMT法では検出できない。 （４）MT応答の時間変化：送信する信号成分が高度に制御されたスパースなラインスペクトルからなり、かつ振幅も小さいので、人工電流源を流しつつ、MT観測も可能になる。湯釜火口のデータを５ヶ月間に渡り日別に解析し、地表表層の比抵抗変動と深部の比抵抗変動に分離することに成功した。

  • 水蒸気噴火に関わる阿蘇山地下熱水系の観測的研究
    南 拓人, 寺田 暁彦, 宇津木 充, 風間 卓仁
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 神戸大学, 2020年04月 - 2023年03月, 研究代表者
    火山の電磁探査に関わる研究では、2021年度は、阿蘇山でのACTIVEキャンペーン観測を引き続き実施し、データを解析するためのMT-ACTIVEのジョイントインバージョンコードの開発を精力的に進めた。分担者の宇津木を中心に、2021年の5月、6月、8月、9月にACTIVEのキャンペーン観測を実施し、2021年10月に発生した噴火前の貴重なデータが取得できた。インバージョンコードの開発では、従来からのMT法と人工電流を用いるACTIVEの両者の計算で境界条件の与え方を共通にすることで、計算コストを大きく減らす手法を考案し、コード開発を進めた。2021年度中に順計算部分の開発が終わっており、逆計算部分の開発を進めているところである。 重力観測では、2020年12月に火山研究センター本堂観測室に相対重力計LaCoste-G1016を設置したのち、重力時間変化を連続的に収録している。その結果、2021年の6月18日、10月20日、および12月27日にステップ的な重力変化が観測された。3つの期日はそれぞれ火口陥没、小規模噴火、および火山性微動の振幅増加が確認された期日と一致しており、ステップ的な重力変化は火口直下における質量変動を示唆している。 また、昨年11月の噴火後に、ドローンを使った阿蘇での調査を実施され、その際、MultiGAS観測を行った。その結果、H2O/SO2=15-19（モル比）を得ており、H2O放水量が推定できた。値は阿蘇としては典型的であり、噴火前後で大きくは変化していないことが確認できた。 以上のような火山における各種物理量を統合的に理解するため、熱水流動モデリングも同時に進めた。これまでに、火口の西に存在する観測井内の温度の深さプロファイルとモデル計算値の比較から、地下に浸透する実効降水量の値が1000mm/年程度であると拘束し、モデルの信頼性を高めている。

  • 海底電磁場アレイデータに基づく津波伝搬過程の基礎的研究
    藤 浩明, 南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 京都大学, 2019年04月01日 - 2022年03月31日
    昨年度に引き続き今年度は，世界で唯一津波通過時に電磁場と海底圧力が同時に観測されたタヒチ周辺海域のSOC8観測点のデータ解析を行い，それと並行して同海域で観測された2009年のサモアおよび2010年のチリ地震津波の三次元時間領域数値シミュレーションを行なった。 データ解析では，磁場成分の津波の波高への変換に着目した研究を進めた。2009年サモア／2010年チリ地震津波共に，タヒチ周辺海域では遠地津波として観測され，使用した海底アレイの空間スケールでは二次元伝播とみなせることが分かった。そこで，昨年度発表した二次元線形分散波に対する解析解（Minami, Schnepf and Toh, 2021）を用い，観測された津波磁場成分を波高へ変換してSOC8における海底圧力データと照合した所，両者は高い精度で一致することが新たに明らかになった。これは，昨年度発見した磁場各成分と津波波高との位相関係と並び，津波に伴う電磁場を津波の早期警戒に応用する際には非常に有用な性質となる。これらの成果は，既に米国地球物理学連合（AGU）の国際誌上で公表し（Lin, Toh and Minami, 2021），2021年12月にAGUからPress Release，その翌日には京都大学からも記者発表を行なった。また成果の一部は，日本地球惑星科学連合オンライン大会でも研究協力者らと口頭発表済みである。 数値シミュレーションでは，昨年度明らかになった既存の波源モデルの限界を改善するため，タヒチ周辺海域における津波磁場データを最も良く説明する初期水位分布を求めることに成功した。 さらに，2022年1月に発生したトンガ海底火山噴火に伴う津波についても，研究分担者および米国NOAAの研究者と急遽共同研究を行ない，太平洋の海洋島における津波磁場を速報した。この成果は，現在AGUの学術誌で改訂中である。

  • 阿蘇山・伊豆大島火山における比抵抗構造異方性の解明
    南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究, 若手研究, 東京大学, 2018年04月 - 2021年03月
    平成30年度においては、当初の計画通り、阿蘇山におけるACTIVE観測システムの全自動化に成功した。伊豆大島ですでに運用されているACTIVE連続観測システムを参考にしながら、阿蘇山ではトランスミッタ１台、インダクションコイルレシーバ３台を導入した。必要なソーラーパネル等のバッテリー充電設備、及び、データ転送設備を整え、平成30年10月にACTIVE全自動観測がスタートしている。観測データの転送については、携帯用データ転送simカードを採用し、トランスミッタ・レシーバのデータ転送が無事成功している。データ保管用のサーバについては、京都大学宇津木充助教にグローバルIPを持つサーバを準備していただき、レシーバ・トランスミッタからのリモートアクセスによるデータ転送が実現した。連続観測は、平成30年10月から始まったが、残念ながらトランスミッタが平成30年11月中に故障したため、それ以降はレシーバのみによる連続観測が継続している状態である。また、平成30年度中には、ACTIVE観測に続き阿蘇におけるAMT稠密観測を予定していたが、ACTIVE連続観測に不具合が発生したこともあり、平成30年度中の実施は断念した。また、平成30年度中には、比抵抗の異方性を考慮可能なMTとACTIVEのジョイントインバージョンコードを開発する予定であった。平成30年度中に理論的枠組みが整ったため、現在実際のコード開発が始まった段階である。

  • 火山体浅部比抵抗の三次元イメージング手法の開発と阿蘇火山・伊豆大島への適用
    南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 東京大学, 2016年04月22日 - 2019年03月31日
    研究実績の概要
    平成30年度は、前年度末にEarth, Planets and Space誌に投稿した論文の改訂作業を行い、論文は2018年8月に出版された。本論文は、阿蘇山において2014年11月に始まったマグマ噴火の際に、地下の比抵抗構造がどのように変化したかを能動電磁探査ACTIVEのデータを用いて明らかにしたものである。論文投稿時点ではACTIVEレスポンスの振幅データのみの使用であったが、論文の改訂作業の中で、位相データを新たに加えた三次元インバージョンを実施し、より信頼度の高い比抵抗構造の時間変化の推定に成功した。この時点において、現実的なデータセットに対するインバージョンの高速化が実現し、本研究で開発したコードが今後の火山モニタリングにおいて重要なツールになったと言える。本論文の成果は、2018年8 月にデンマークで開催された国際ワークショップにて、口頭発表を行った。またこの成果は、2018年地球電磁気・地球惑星圏学会において、約400件の投稿論文の中から3件のプレスリリース論文に選出された。さらに、2019年１月には本成果の重要性が認められ、本論文はEPS誌のEPS Highlighted Papers 2018に選出されている。 一方で、平成30年度に計画していた2017年8月のACTIVEデータセットの解析は、多くの観測点で振幅が振り切れていた問題があり、現在も解析を進めている段階である。また、伊豆大島のACTIVEデータに関しては、平成31年度に予定されているMT観測結果との同時解析に向けて準備を進めている段階であり、平成30年度中の成果物の出版には至らなかった。今後、阿蘇のACTIVE研究で培った技術を土台に、伊豆大島を含む多くの火山において、他の観測手段との併用を行いながら、ACTIVE観測の応用を進めていきたい。

  • 阿蘇山中岳噴火に伴う地下比抵抗構造時間変化の解明
    南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援, 研究活動スタート支援, 京都大学, 2015年08月28日 - 2017年03月31日
    平成27年度は、ACTIVEデータから阿蘇火山の浅部比抵抗構造を推定することを目的に、第一段階として三次元順計算コードの開発を行った。当初の予定どおり、フリーソフトGmshを用いて阿蘇火山の地形を表現する四面体メッシュを作成した。四面体メッシュでは、観測データと比較可能な精度の高い計算結果を得る為、ACTIVE観測の送信電極付近と、受信機付近のメッシュを特に細かく設定できる仕様とした。一方、順計算の計算手法について、当初の計画では、磁場の誘導方程式を鉛直磁場について解くことを計画していたが、複雑な地形の下では、磁場三成分について解くことが必要であることが明らかとなり、開発方針の変更を余儀なくされた。本研究では新たに、磁場三成分をベクトルポテンシャルによって表現し計算する有限要素(FEM)法を採用し、節点要素を用いる手法(node-based FEM法)と辺要素を用いる手法(edge-based FEM法)の二種類のコード開発を開始した。平成27年度が終了した現時点において、edge-based FEM法による三次元コードの開発が完了し、地形のない層状大地において、電流水平双極子の解析解(Ward and Hohmann, 1988)を、鉛直電流を含まないPMモードにおいて精度よく再現することに成功した。今後、node-based FEM法でも開発を完了させ、精度と計算コストの両面からedge-based FEM法と比較検討し、適した計算手法を採用して阿蘇火山の地下構造の推定を目指していく。平成27年度における本研究の意義は、諸外国に比べてやや立ち遅れている、人工電流を考慮できる三次元有限要素計算手法の開発において、大きな前進を遂げた点にある 。今後、この研究を引き続き進めていくことで、日本における火山電磁モニタリング計算の基礎を確立することが期待できる。

  • 海底電磁場データのリアルタイム転送による津波の早期警戒
    藤 浩明, 後藤 忠徳, 南 拓人, 今井 一雅, 大槻 圭史, 中道 晶香, 山崎 明, 川嶋 一生, 岩下 耕大
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 京都大学, 2014年04月01日 - 2017年03月31日
    津波は，甚大な被害を社会に与え得る恐ろしい自然災害である。本研究では，その防災／減災につながる地球電磁気学的研究を行った。即ち，津波に伴う良導的な海水の運動と地球主磁場とが結合して観測可能な電磁場が発生する事を津波早期警戒システムへ応用する事を目指した。その結果，津波の早期警戒を目的とした海底電磁場データのリアルタイム転送が可能である事，及び，既存の津波早期警戒システムに津波起源電磁場の情報が加われば，その能力を向上させられる事を実観測データと3次元数値シミュレーションを用いて示した。

  • 津波電磁場に関する観測的研究
    南 拓人
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 京都大学, 2013年04月01日 - 2015年03月31日
    報告者は、2014年6月から、NASA Goddard Space Flight Center の客員研究者として、アメリカで研究を開始した。前年度までに開発した二次元時間領域の津波電磁場シミュレーションコードを三次元に拡張し、平成26年度内に津波誘導磁場の鉛直成分の計算に成功した。今回開発した三次元シミュレーションでは、非構造四面体メッシュを採用した。非構造四面体メッシュは、メッシュ生成アルゴリズムが煩雑になるものの、格子状の数値メッシュに比べて海底地形を高い精度で表現することが可能となる。報告者は、フリーソフトのGmsh (http://geuz.org/gmsh/)を採用し、大気、海水、海底下の四面体メッシュの作成に成功した。報告者は、2014年8月にドイツ・ワイマールで開催されたElectro-Magnetic Induction Workshop に参加し、2011年東北地方太平洋沖地震津波によって誘導された磁場鉛直成分の計算結果を報告した。報告者の発表は、多くの聴衆の関心を集め、津波電磁場現象の津波早期予測への応用について活発な議論が行われた。現在の三次元津波電磁場シミュレーションコードでは、計算コストの問題から、津波の伝搬領域が500km×500km程度の領域に制限される。今後は、津波電磁場の広域計算を目指し、並列計算手法等を導入した計算コストの削減にとり組む予定である。軽量化されたシミュレーションコードを用いれば、今後、従来の津波波源インバージョンに津波電磁場データを組み合わせ、波高と電磁場データの両方を用いた、ジョイント波源インバージョンが可能となる。本研究では、津波の早期予測、及び、津波現象の解析への応用を目指し、引き続き三次元津波電磁場シミュレーションコードを改良していく。

  • 陸上地磁気三成分データを用いた津波ダイナモ効果の検出
    藤 浩明, 川嶋 一生, 南 拓人, 吉村 令慧, 藤井 郁子, 仰木 淳平, 山崎 明, 阿部 聡
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究, 挑戦的萌芽研究, 京都大学, 2013年04月01日 - 2015年03月31日
    現行の津波早期警戒システムの津波検知能力を向上させる目的で，海岸線に近い観測点と内陸の基準観測点との地磁気ベクトル差を用い，津波の最大波高に先行すると予想される津波起源磁場を陸上観測により検出する為の基礎研究を行った。 その結果，高知県の室戸観測点と馬路基準点間の地磁気ベクトル差リアルタイムモニタリングを実施する観測体制が整い，来るべき南海／東南海巨大地震の際に発生が想定される津波の早期警戒への新たな基礎データの提供が可能になった。

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