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二.本計画策定の基本的な考え方と計画の概要

1.本計画策定の基本的な考え方

平成26年からの現行計画では,地震発生・火山噴火の予測を目指す研究を継続しつつ,研究対象を広げ,地震・火山噴火による災害誘因の予測に関する研究が組織的・体系的に進められた。地震学や火山学を中核とし,災害や防災に関連する理学,工学,人文・社会科学などの関連研究分野の研究者が計画に参加し,協働して計画が実施された。一方で,地震学・火山学と関連研究分野との共同研究は萌芽的なものが多いのが現状であった。
本計画では,上記の方針を踏襲しつつ,地震学・火山学と関連研究分野間の連携をより一層強化することで,地震や火山噴火による災害の軽減につながる研究を推進する。すなわち,地震・火山現象の根本的理解とそれらの発生予測,地震動,津波とその浸水域,斜面崩壊,降灰,火砕流や溶岩噴出などの災害誘因の予測,災害情報の活用に関する研究を実施する。加えて,有効な防災対策を推進するためには,地震火山に関する国民の基本的な理解を深めることが欠かせないため,社会の共通理解の醸成を効果的に行うための手法開発に関する研究を新たに開始する。また,本計画で得られる研究成果及び技術が行政機関等で将来的に利活用されるように,関係各機関との緊密な連携を図るための体制を整備する。
以上の方針に基づき,以下の5つの項目に分けて計画を推進する。
1.「地震・火山現象の解明のための研究」では,地震・火山現象の根本的な理解を深めるために,低頻度大規模現象を含む多様な地震・火山現象の特性を把握し,それらが発生する仕組みや発生する場を観測・理論・実験に基づいて解明する。
2.「地震・火山噴火の予測のための研究」では,多様な観測データや,活動履歴,地震・火山噴火の物理・化学過程の数理モデルに基づき,地震・火山噴火の発生予測手法や活動の推移予測手法を開発する。
3.「地震・火山噴火の災害誘因予測のための研究」では,地震・火山噴火の解明・予測研究の成果を災害軽減に結びつけるために,震源過程・火山噴火現象の複雑さを考慮し,地震や火山噴火がもたらす災害誘因を事前及び発生後即時的に,高精度に予測する手法の開発を進める。同時に,災害誘因予測を災害情報につなげる研究にも取り組む。
4.「地震・火山噴火に対する防災リテラシー向上のための研究」では,地震や火山噴火による災害事例に基づく災害発生機構の解明を行うとともに,地震・火山現象に関する社会の共通理解を促すための効果的な手法の確立を目指す。
5.「研究を推進するための体制の整備」では,参加機関や研究分野間の連携を強化し,研究を総合的・効率的に推進する体制を整備する。観測網,データ流通網,データベース,解析ソフトウェアなどの研究基盤を整備・拡充するとともに,新たな観測・解析技術の開発,国際共同研究の推進,社会との共通理解の醸成と災害教育,研究者・技術者などの人材の育成を組織的に行う。
以下の研究については,早期の社会実装を目指して,本計画の5年間に重点的に実施する。専ら過去の大地震の発生履歴に頼っていた地震の長期評価手法に,地震・地殻変動等の観測データと物理・統計モデルを導入することにより新たな地震長期評価手法を開発する。また,海域及び陸域における観測データ等を用いて地殻活動をモニタリングし,プレート境界の滑りの時空間変化や地震先行現象などに基づいて中短期の大地震の発生確率を評価する手法を開発し,実際のデータを利用した予測実験の試行をもとに手法の有効性を検証する。観測データや理論等による噴火推移の支配要因の理解に基づき,噴火の準備過程から噴火の発生,終息までを記述する火山活動推移モデルを開発し,これを利用した火山噴火予測の定量化を目指す。
本計画の実施に当たり,南海トラフ沿いの巨大地震,首都直下地震,千島海溝沿いの巨大地震,桜島大規模火山噴火,観光地の火山などについては,地震学・火山学的な見地のみからでなく災害科学的な重要性から,複数の実施項目を横断する総合的な研究として推進する。総合的な研究を通して,専門分野の枠を超えた学際連携を現状よりも一層進め,地震学・火山学の成果を災害の軽減につなげるための方策を提案する。

2.本計画の概要

2-1.地震・火山現象の解明のための研究

地震・火山現象の根本的な理解なくして,それらの発生予測や災害誘因予測の高度化を成し遂げることは極めて困難である。ひとたび発生すれば甚大な広域災害がもたらされる低頻度で大規模な地震・火山噴火現象に注目して,長期間における地震・火山活動を把握する「地震・火山現象に関する史料,考古データ,地質データ等の収集と解析」を実施する。そして,それらのデータと近代的観測データとの比較研究や,低頻度大規模な現象の事例蓄積を通して,「低頻度大規模地震・火山噴火現象の解明」の研究を進める。また,観測データの解析,数値シミュレーション,室内実験,物質科学的分析等に基づき,「地震発生過程の解明とモデル化」及び「火山現象の解明とモデル化」を行う。さらに,構造や,応力場,変形場などを明らかにすることにより,「地震発生及び火山活動を支配する場の解明とモデル化」を実施する。

(1)地震・火山現象に関する史料,考古データ,地質データ等の収集と解析

 長期間における地震・火山現象とそれに伴う災害を正確に把握するために,史料,考古データ,地質データ等を収集して調査・分析を行うことで,データベースを整備・拡充する。その際,種類の異なるデータ間の対比等を行うことで,各データの信頼度について検証する。

(2)低頻度大規模地震・火山噴火現象の解明

 低頻度で大規模な地震・火山噴火現象の発生履歴,規模,場所を解明するために,史料,考古データ,地質データ等の分析を行う。加えて,近代的な観測データとの比較により過去の地震・火山現象をできる限り定量的に理解する。海外の事例も含め,低頻度大規模地震・火山噴火の特徴やその発生機構の理解を進める。特に,東北地方太平洋沖地震の震源域やその周辺域の地震活動,津波,余効変動に関する研究及び南海トラフ沿いや千島海溝沿いの巨大地震に関する研究を実施する。また,カルデラ噴火を含む低頻度・大規模噴火現象の噴火推移・履歴を把握するとともに,噴火の発生場所や発生時等の解像度を上げる手法の開発・改良を進める。

(3)地震発生過程の解明とモデル化

 滑りの多様性,地震時の動的破壊過程,複雑な断層系における断層間の相互作用ダイナミクス,地震活動の階層性等に関する研究を通して地震発生過程の解明を進める。また,地球物理・地球化学的観測,野外観察,海域・陸域深部掘削,室内実験や数値シミュレーションなどを通して,断層面の摩擦特性や地殻流体の挙動等に関する理解を深め,地震断層滑りの物理・化学モデルの構築を行う。

(4)火山現象の解明とモデル化

 多様な火山現象を理解するために,活火山周辺や火口近傍において多項目高密度の地球物理・地球化学的観測を実施し,火山下で進行する現象を時空間的に定量化する。さらに,火山噴出物の分析,マグマの流動・破砕・脱ガス・結晶化などの物理・化学的な実験及びマグマ挙動の数理モデルによる理論解析を進める。深部マグマ溜まりから浅部へのマグマの上昇,浅部活動から噴火の発生を一連の過程と捉えて噴火規模や様式を定量的に理解し,火山活動や噴火機構のモデル化を進める。

(5)地震発生及び火山活動を支配する場の解明とモデル化

 プレート境界域や海洋プレート内部及び内陸を含む地殻・マントル内の地震発生域及び火山地域において,地震波速度構造・減衰構造,地震活動,応力場,変形場,比抵抗構造,レオロジー構造等を明らかにすることで,地震や火山活動が発生する場のモデル化を進める。また,大地震によって火山噴火が誘発される可能性や火山活動が地震活動へ及ぼす影響など,地震火山の相互作用に関する研究を進める。

2-2.地震・火山噴火の予測のための研究

地震発生や火山噴火の科学的な予測手法の構築に関する研究を実施する。長期的な地震・火山噴火発生履歴の解明や近代的観測研究により蓄積されつつある知見を最大限に活用し,「地震発生の新たな長期予測」及び「中長期的な火山活動の評価」を実施する。また,地震・地殻変動等のモニタリングデータの解析と,理論・実験等に基づく物理・統計モデルとの統合を通して,地震発生の予測を試みる「地殻活動モニタリングに基づく地震発生予測」を行う。さらに,地震先行現象の統計的評価に基づき大地震の発生確率の計算手法の開発を進め「先行現象に基づく大地震発生確率の評価」を行う。火山現象を網羅してその時系列を整理した噴火事象系統樹の高度化を進めるとともに,噴火の前兆から終息までを一連の活動として捉え,「火山活動推移モデルの構築による火山噴火予測」に関する研究を実施する。

(1)地震発生の新たな長期予測

 史料,考古データ,地質データで得られる過去の大地震の発生履歴の解明に基づいて従来の長期評価の改善に資するとともに,観測データと物理・統計モデルに基づく新たな長期評価手法を開発する。海域のプレート境界地震に関しては,海域における地殻変動観測・地質調査研究等の推進により,長期間にわたる滑り遅れやモーメント蓄積量の空間分布を推定し,数値シミュレーション等に基づく大地震の発生予測手法を構築する。内陸地震に関しては,明治以降の測地データや地震活動データ等に基づく大地震の発生予測手法を開発し,活断層の活動履歴のみに基づく現行の手法と統合することで長期評価手法の高度化を図る。

(2)中長期的な火山活動の評価

火山噴火の発生が切迫しているか否かを予測するためには,現在の火山活動レベルを的確に知り,噴火の準備過程のどの段階にあるかを把握する必要がある。そこで,火山性地震活動,地殻変動,地磁気変動,熱活動,火山ガスの噴出量や成分の時間変化などを,地球物理学的・地球化学的なモニタリング観測手法をもとに調べ,数年から数十年の火山活動と噴火発生の関係を明らかにし,火山活動に対する定量的評価手法を開発する。また,史料や地質データ等に基づく噴火履歴のデータベースの活用により,火山ごとに,各噴火の様式,規模,噴出したマグマの種類を詳細に明らかにし,噴火の特徴を把握する。階段ダイアグラムの高精度化を進め,長期的な噴火活動のポテンシャルを評価する。

(3)地殻活動モニタリングに基づく地震発生予測

海陸統合の観測データを活用することでプレート境界の滑りの時空間変化を推定し,数理モデルの構築を通して,中短期の時間スケールで,大地震の発生確率や地震発生可能性の相対的な高まりを評価する手法を構築する。また,地震活動データに基づく地震発生予測モデルを用いて地震活動の予測を行い,統計的手法に基づいて予測性能を評価する。過去の多様な地殻活動履歴を地震活動系統樹として整理し,地震活動の予測手法の高度化につなげる。

(4)先行現象に基づく大地震発生確率の評価

 地震活動の変化や電離圏の状態など大地震の発生に先行する現象の事例蓄積を継続するとともに,中短期の地震先行現象の統計的評価に基づき大地震の発生確率を計算する手法を開発する。また,地殻変動や地震活動のデータに限らず,電磁気学的データや地下水データを含む多様なデータに対して,機械学習等のデータ駆動科学の最新手法を取り入れることで先行現象の統計的評価に着手する。さらに,これらの先行現象の発現メカニズムの解明も進める。

(5)火山活動推移モデルの構築による火山噴火予測

火山噴火に先行する現象,噴火発生,噴火規模や様式の時間変化,終息までを一連の現象として捉え火山活動推移モデルを構築する。すなわち,火山噴火予測手法を高度化するために,観測データや物質科学的解析及び数理モデルから推定された噴火ダイナミクスの支配要因に基づき,火山活動の推移を決定する条件を明らかにする。モデルの構築にあたっては,噴火未遂及びやや広域の地殻活動変化にも着目し,過去の観測記録や文献調査等も活用する。これにより火山噴火の予測精度の向上を図る。

2-3.地震・火山噴火の災害誘因予測のための研究

地震・火山噴火という自然現象が引き起こす地震動,津波,火山噴出物,斜面崩壊などの災害誘因が,自然や社会に潜在的に存在する脆弱性などの災害素因に働きかけ,これらの誘因と素因の組み合わせと相互作用の状態に応じて様々な規模の災害が発生する。そのため災害誘因予測の高度化は,災害の軽減に結びつく有効な手段の一つである。このような視点から,災害誘因や災害リスクを事前に高い精度で評価する手法を開発する「地震・火山噴火の災害誘因の事前評価手法の高度化」を行う。同時に,地震や火山噴火が発生した直後に,高精度かつ即時的に災害誘因を予測する手法を開発する「地震・火山噴火の災害誘因の即時予測手法の高度化」を実施する。また,災害誘因予測を防災対策の推進に効果的に結びつけるために,「地震・火山噴火の災害誘因予測を災害情報につなげる研究」に取り組む。

(1)地震・火山噴火の災害誘因の事前評価手法の高度化

地震動,津波,断層変位,火山噴出物,地震動や火山活動による斜面崩壊などの災害誘因を,地震や火山噴火の発生前に高精度に評価する手法を開発する。また,大地震等による災害リスク評価手法の高度化に取り組む。

(2)地震・火山噴火の災害誘因の即時予測手法の高度化

地震や火山噴火が発生した直後に,地震動,津波とその浸水域,火山噴出物などの災害誘因を高精度かつ即時的に予測する手法を開発する。また,地震・火山噴火による斜面崩壊や山体崩壊で発生する津波の即時予測手法についても検討する。

(3)地震・火山噴火の災害誘因予測を災害情報につなげる研究

不確実で小さいという印象を与えがちな大地震・火山噴火の発生確率に関する情報や,地震・火山噴火発生可能性の相対的な高まりを示す情報を防災対策の推進に繋げるために,切迫度に対する社会の認知等に着目した地震・火山情報の内容や発信方法について検討する。また,火山の状況を即時的に把握する手法の開発と,災害対応のために必要な災害誘因予測情報を効果的に提供する手法を検討する。さらに,火山周辺自治体や観光客等に対する災害情報の発信に関する研究を進める。

2-4.地震・火山噴火に対する防災リテラシー向上のための研究

災害を軽減するためには,地震や火山現象に関する科学的な理解を深め,現象を予測するだけでは必ずしも十分ではなく,現象の理解・予測を災害の軽減につなげるための具体的な手法について検討する必要がある。そこで,地震・火山噴火による災害誘因の災害素因への作用に着目し,「地震・火山噴火の災害事例による災害発生機構の解明」に取り組む。また,地震や火山に関する科学的な理解や過去の災害事例,想定される地震・火山噴火により引き起こされる災害などについて,社会が利活用可能な要素・知識体系を整理することを目指す「地震・火山噴火災害に関する社会の共通理解醸成のための研究」を推進する。

(1)地震・火山噴火の災害事例による災害発生機構の解明

史料・考古データベースに基づき,時代性や地域性を考慮して地震・火山災害の特徴を明らかにし,今後の防災・減災施策や復興施策の検討に資する要素を抽出する。また,近年の地震や火山災害における事例を対象とし,暴露人口や建造物の脆弱性などの社会素因と災害誘因との関連性に焦点を絞り,災害の発生機構を明らかにする。災害からの復旧・復興過程に関して社会の回復力に着目した研究にも取り組む。

(2)地震・火山噴火災害に関する社会の共通理解醸成のための研究

将来発生が懸念される地震・火山災害に着目し,社会における防災リテラシーの実態を調査する。調査結果に基づき,社会が被害の発生を抑止,あるいは軽減する対策を考えるために必要な知識体系を明らかにすることを目指す。知識体系を明らかにする過程で,必要な知識要素を特定し,それらの要素を組み合わせることで,実践的な研修プログラムを構築する。さらに,研修プログラムを特定の地域で実装し,その効果を検証することで実効性を高める。

2-5.研究を推進するための体制の整備

本計画で得られる成果を災害の軽減に効果的に役立てられるように,計画の参加機関間で緊密な情報共有を図るとともに,計画の実施項目間の連携を強化して計画を推進する。その試みとして,分野横断で取り組む総合的研究を実施する。また,地震発生・火山噴火現象の解明とその予測研究を進める上で必要不可欠な,基盤的な観測網の維持・整備を行うとともに,観測データや構造共通モデル・解析ソフトウェアを含む研究成果をデータベース化し,これらを共有することにより効率的に研究を進める。同時に,観測困難地域での観測技術の開発及び高度化に取り組む。さらに,学際的に研究を進めるため関連分野との連携を強化するとともに,地震・火山噴火現象や災害に関する知見を広げるために国際的な共同研究を推進する。社会との共通理解の醸成のために,組織的なアウトリーチ活動を推進する。また,発生間隔の長い大規模な地震・火山噴火の継続的な研究の進展を図るため,世代を超えた長期的な視点に基づいて人材を育成する。

(1)推進体制の整備

本計画の進捗状況の把握,研究成果の取りまとめを行うとともに,計画の実施項目間及び参加機関の連携を強化することで,効率的に計画を推進する。行政機関や地震本部等の関係機関との技術的・制度的な連携を進め,本計画による研究成果・技術が災害軽減に貢献できるよう,災害・防災対策に係る社会ニーズを的確に把握することに努める。安定的な火山観測及び火山研究のため,中長期的視点に立った観測体制及び研究推進体制のあり方について検討を進める。地震学・火山学の成果を災害軽減に活用するために,拠点間連携共同研究をさらに発展させ,地震学・火山学の成果の活用方法について検討する。

(2)分野横断で取り組む総合的研究を推進する体制

南海トラフ沿いの巨大地震,首都直下地震,千島海溝沿いの巨大地震,桜島大規模火山噴火,観光地の火山の噴火については,それらが発生した場合の社会への影響に鑑み,地震・火山現象の理解を災害軽減につなげるために,研究分野横断による総合的な研究として実施する。これらの総合的な研究の対象はそれぞれ異なる特徴を持つものであり,ここで得られる知見を他の大地震や火山噴火に適用することで,より一層の災害軽減への貢献が期待される。

(3)研究基盤の開発・整備

地震・火山現象の解明と予測のための研究を着実に進展させて,災害関連情報の迅速な発信や,地震・火山活動の評価の高度化につなげるため,行政機関,研究開発法人や全国の大学が協力して,国内の陸域と海域に展開されている地震や地殻変動等の観測基盤を維持・整備するとともに,近年新たな研究成果が得られている海域や火口近傍等における観測体制を強化する。また,関連機関の連携により機動的な観測を実施するための体制を整備する。さらに,観測対象を広げるための新たな技術開発を進める。観測網で得られる大量のデータを効率的に流通,解析,可視化する技術の高度化を行なう。また,研究成果や観測データ等をデータベース化し,これらを迅速に共有し,相互利用できる仕組みを構築する。

(4)関連研究分野との連携強化

地震・火山研究の成果を災害軽減に役立てるために,理学にとどまらず,工学,人文・社会科学などの関連研究分野間の相互理解に努め,連携をより一層強化する。また,低頻度大規模地震・火山噴火現象の規模,発生頻度,発生機構等を明らかにするために,近代観測以前の地震・火山現象の解明を目指し,引き続き歴史学・考古学と連携して計画を進める。さらに,進展の著しい数理科学,情報科学,計算機・計算科学等の研究分野の成果を取り入れるために,これらの研究分野との連携を強化する。

(5)国際共同研究・国際協力

地震・火山災害は国内に限らず世界各地で発生することから,国際的な防災・研究機関との連携を強化する。また,海外での国際共同研究を通じて観測研究事例を増やすことにより,低頻度で発生する大規模な地震・火山噴火現象の理解を促進する。さらに,研究成果を活用し,開発途上国における地震・火山災害の軽減に貢献する体制の維持・整備を行う。

(6)社会との共通理解の醸成と災害教育

地震・火山噴火現象と災害に関するアウトリーチ活動を積極的かつ組織的に展開する。その際,研究成果のみならず研究の進捗や見通しについても説明を加える。また,防災リテラシー向上のための研究成果を活用して,研究成果や地震火山災害に関する知識や災害軽減の対策に必要な知識体系等を社会に効果的に伝える。

(7)次世代を担う研究者,技術者,防災業務・防災対応に携わる人材の育成

地震・火山噴火現象の理解,予測手法の高度化とその検証及び防災リテラシーの向上には,世代を超えた継続的な観測研究の進展を担う人材や,関連研究分野の推進を担う人材の育成が極めて重要である。そのためには,地震学,火山学,地質学,地形学,歴史学,災害科学,社会科学,数理科学,計算機科学,観測・調査技術開発などの幅広い分野において,地震・火山災害の軽減を志す若手研究者や技術者を育成することが欠かせない。さらに,地震・火山の専門教育を受けた人材が防災・科学技術に関わる行政・企業・教育に携わることも非常に重要である。このような観点から,複数の教育・研究開発法人・行政機関が連携し,観測研究を生かした教育活動を継続して,若手研究者・技術者,防災業務・防災対応に携わる人材の育成を行う。特に,火山分野においては,次世代火山研究・人材育成総合プロジェクトも活用し,次世代の火山研究者を育成する。

お問合せ先

開発局地震・防災研究課

-- 登録:平成30年06月 --