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法医学地震学は、地震学の技術を法医学的に利用して、遠方の現象、特に核兵器の爆発などを検出し研究する学問である。[1]
地震波が地球を伝播する効率と、爆発を分離して地震波放射を減らす技術的な困難さのため、法医学的地震学は地下核実験禁止の執行において重要な技術である。[2]
核爆発に加えて、他の多くの種類の爆発の痕跡[3]も法医学地震学によって検出および分析することができ、[1]、さらには海洋波（全球微小地震）、海底を横切る氷山の動き、または他の氷山との衝突[4] 、潜水艦内での爆発などの他の現象でさえも検出および分析することができます。[5] [6]
法医学地震学の専門知識を持つ組織には、AWE Blacknest、ロスアラモス国立研究所、サンディア国立研究所、ローレンスリバモア国立研究所などがあります。
核爆発の地震探知
法医学地震学は、包括的核実験禁止条約（CTBT）の遵守を判断するために国際社会が使用するいくつかの方法の1つです。約170の地震観測所のネットワークと、超低周波音、水中音響、放射性核種検出などの情報源から生成されたデータを使用して、核爆発を特定し、その場所を特定します。[7]法医学地震学は、特に地下で発生した可能性のある核爆発の場所を特定するために使用されます。
地震観測所は地下の圧力波を記録し、このデータを安全な通信リンクを介して送信して処理する。核爆発を地震、鉱山爆発、建設工事などの他の自然現象や人為的現象と区別するには多くの課題がある。[7] 150キロトンを超える核爆発は、主に地球の核とマントルを通過する圧力波を生成する。[7]この種の爆発は、信号が通過する岩石の混合物がかなり均質であり、生成された信号にノイズがないため、簡単に識別できる。より小さな核爆発は、圧力波が主に地球の上部マントルと地殻を通過し、この深さの岩石の不均質性により信号が歪むため、識別がより困難である。[7]
国家は、容易には識別できない秘密の地下実験を行うこともある。地下核爆発を隠す方法の 1 つにデカップリングがある。これは、地下の空洞で核弾頭を爆発させ、その後の地下圧力波の振幅を大幅に抑えるものである。[7]核爆発を隠すために提案されている別の方法は、地雷マスキングと呼ばれる。この技術では、より大規模な爆発を利用して小規模な核爆発を隠す。[8]地雷マスキングの実現可能性は疑問視されている。核爆発を隠すのに十分な規模の地震は極めてまれであり、疑惑を招くからである。[8]小規模な核爆発の威力は、小地震やその他の自然現象に似た測定値を生成するため、検出が難しい場合もある。[8]
地震データが収集されると、意味のある情報を生成するために処理される必要がある。パターンを分離し、ノイズを除去し、推定値を生成するためにアルゴリズムが使用される。核爆発検出のための効率的なアルゴリズムの開発は、主に地統計学で使用される高度な補間法であるクリギングなど、他の分野で多くの進歩をもたらした。[7]アルゴリズムは、ピークツーピーク距離、振幅、位相、P波振幅、S波振幅など、波形の主要な特性を識別するために使用される。P波、または一次波は、岩石をすばやく伝播する圧縮波であり、通常は地震観測所に到達する最初の波である。[7] S波、またはせん断波は、P波の後に到達する。P波とS波の比率は、地震イベントを特徴付けるために使用されるいくつかの重要な値の1つである。核爆発が特定されると、アルゴリズムを使用して、爆発時間、爆発強度、および埋没深度を推定する。[9] [10]
参考文献
- ^ ab J. David Rogers および Keith D. Koper。「法医学地震学の実際的応用」(PDF) 。2011 年 9 月 9 日閲覧。
- ^ John J. Zucca (1998年9月). 「法医学地震学がCTBTを支持」ローレンス・リバモア国立研究所。2013年11月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年9月9日閲覧。
- ^ コパー、KD、TC ウォレス、RC アスター (2003)、ニューメキシコ州カールスバッドのパイプライン爆発の地震記録、2000 年 8 月 19 日、アメリカ地震学会誌、93(4)、1427-1432
- ^ Martin, S.、R. Drucker、R. Aster、F. Davey、E. Okal、T. Scambos、および D. MacAyeal (2010)、南極のケープアデアにおける巨大な板状氷山の崩壊の運動学および地震学的分析、Journal of Geophysical Research-Solid Earth、115、doi:10.1029/2009JB006700
- ^ Richard A. Lovett (2009年3月5日). 「法医学地震学」. COSMOS誌. 2011年3月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年9月9日閲覧。
- ^ Christina Reed (2001年2月)。「クルスク号の沈没」。GeoTimes 。 2011年9月9日閲覧。
- ^ abcdefg 「法医学地震学がCTBTを支持」str.llnl.gov。2013年11月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年4月23日閲覧。
- ^ abc付録 E 回避的地下核実験への対処 | 包括的核実験禁止条約: 米国の技術的問題 | 全米アカデミー出版局。2012 年。doi :10.17226/12849。hdl :2027/ mdp.39015041921126。ISBN 978-0-309-14998-3。
- ^ ダグラス、アラン（2017）。法医学地震学と核実験禁止。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 9781107033948。
- ^ ダールマン、オラ、ハンス・イスラエルソン。地下核爆発の監視。ニューヨーク：エルゼビア、1977年、440頁。