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資料2 次期地震火山観測研究計画 骨子(案)

1.本計画策定の基本的な考え方

前計画では,地震発生・火山噴火の予測を目指す研究を継続しつつ,研究対象分野を広げ,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。推進体制として,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る。そのため,本計画では,前計画の方針と実施体制を踏襲しつつ,地震学・火山学と関連研究分野間の連携研究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。
本計画では,地震・火山噴火現象の根本的理解,災害の発生,防災リテラシーの向上までを視野に入れて,以下の研究を連携させて計画を進める。自然現象である地震・火山噴火現象の仕組みや特性を解明する研究,地震発生や火山噴火を科学的理解に基づき予測する手法の研究,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を事前に評価する手法の開発,それらを引き起こす地震・火山噴火現象を迅速に把握して災害誘因を即時的に予測する手法の開発,災害誘因予測を災害情報につなげる研究である。さらに,安心安全な社会の実現に向けて国民全体で取り組む際の前提条件となる地震火山に関する基本的な理解の醸成が欠かせないため,「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」を新たな主要な項目として追加し,共通理解醸成のための研究に着手する。本計画で得られる成果および技術は,行政機関等において実際に利活用されてこそ災害の軽減に役立つものである。そのような利活用を促進するために,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・火山噴火現象の根本的な理解を深めるために,地震や火山噴火現象の特性と多様性を把握し,地震・火山噴火が発生する仕組みや,地震・火山現象が発生する場を観測・理論・実験など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,地震活動や火山活動の長期的な予測や推移予測の高度化を図るために,多様なデータや数理モデルに基づき,地震や火山噴火の発生を予測する手法を開発する。
3.「地震・火山噴火の災害誘因予測のための研究」では,地震・火山研究の成果を災害軽減に結びつけるために,地震・火山現象の多様性を取り入れ,地震や火山噴火がもたらす災害誘因を事前,及び,即時的に評価する手法の開発を進める。同時に,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基本的な理解を醸成するための研究を推進する。
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,計画の進捗状況を把握して研究を効果的に推進する体制を構築する。観測網,データ流通網,データベースなどの研究基盤を整備・拡充するともに,新たな観測・解析技術の開発,国際共同研究の推進,研究者・技術者などの人材の育成,社会との共通理解の醸成と災害教育を組織的に行う。
さらに,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,千島海溝南部の超巨大地震,桜島火山噴火,多くの観光客・登山者が訪れる火山などについては,複数の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軽減に役立てるための方策を具体的に探究する。

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・火山噴火現象の根本的な理解無くして,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不可能である。近代的観測データに加えて史料,考古データ,地質データ等を最大限に活用して,低頻度大規模な地震・火山噴火現象も含めた地震発生過程と火山噴火過程を明らかにすることが重要である。特に,甚大な広域災害に結びつく恐れの高い低頻度で大規模な現象に注目して,長期間における地震・火山噴火活動を理解する「地震・火山噴火現象に関する史料,考古データ,地質データ等の収集と解析」,「低頻度大規模地震・火山現象の解明」の研究を実施する。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,地震発生及び火山現象のモデル化を進めるために,「地震発生現象の解明とモデル化」と「火山現象の解明とモデル化」を行う。さらに,地震・火山現象の発生場を明らかにするために,「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・火山噴火現象に関する史料,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・火山噴火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,調査・分析を行い,データベース化を進める。

(2)低頻度大規模地震・火山現象の解明

 低頻度で大規模な地震・火山現象の発生履歴,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と近代的な観測データとの対比研究を行う。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。平成23年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南部における巨大地震の予測及び災害軽減に資する研究を実施する。また,カルデラ噴火を含む比較的低頻度な大規模噴火現象の噴火推移・履歴を把握する。

(3)地震発生現象の解明とモデル化

 地震時の動的破壊過程,スロー地震と通常の地震との類似性・関連性,大地震発生前の断層面の固着の剥がれなどの地震発生予測の高度化に繋がる新たな指標の抽出,複雑な断層系における断層間の相互作用等,に関するデータ解析や理論研究を進める。地球物理・地球化学的観測,野外観察,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,断層帯を含む地殻の変形特性,断層面の摩擦特性,断層帯の微細構造,地殻流体の挙動に関する理解を深め,地震断層すべりの物理モデルの構築を進める。

(4)火山現象の解明とモデル化

 噴火過程の理解のため,活火山周辺や火口近傍において地球物理・地球化学的観測,火山噴出物の物質科学的分析からなる多項目観測・採取・解析を行い,噴火推移や多様性の理解を進める。これらの結果や文献調査及び,室内実験や数理モデルとの比較を通じて,より一般化された噴火機構のモデル化を進める。また,マグマの流動・破砕・脱ガス・結晶化などの各素過程の物理・化学的な実験研究や,数理モデルによる理論解析を進めることにより,噴火様式の分岐条件や噴煙形成の支配因子の定量化を図る。

(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

 地震発生や火山活動が発生する場のモデル化を進めるために,プレート境界域やプレート内部,及び,内陸地震発生域などの地震発生域と,火山地域における地震学的構造,震源分布,応力場,変形場,比抵抗構造,レオロジー構造モデルを明らかにする。また,大地震による火山噴火誘発の可能性や火山活動及び火山性流体が地震活動へ及ぼす影響など,地震火山の相互作用を調べる。

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現象の科学的な予測手法の構築を目指した研究を実施する。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,「火山噴火の中長期予測」の研究を実施する。また,地震・地殻変動等のモニタリングデータに基づく物理・統計モデルの構築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」,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。噴火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ために,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

 海溝型巨大地震に関しては,史料・考古データ・地質データで得られる過去の巨大地震の履歴や明治以降の測地データに基づいて,プレート境界でのすべりの時空間変化を把握することで固着によるすべり欠損の蓄積量を推定し,数値シミュレーションを通して,起こり得るプレート境界地震の地震像を詳細に調べる手法を構築する。内陸地震に関しては,測地データと定常的地震活動度に基づく新たな長期評価手法を開発する。

(2)火山噴火の中長期予測

  火山性地震活動,地殻変動,地震波速度,地磁気,熱活動,火山ガス等のモニタリングを通じて,数年から数10年の火山活動の特性を明らかにし,中期的な活動に対する定量的評価手法の研究を行う。データベースの活用により,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,火山ごとの噴火の特徴を把握する。また,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して,プレート境界のすべりの時空間発展をより現実的な地殻構造を用いて推定し,地震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。過去の多様な活動履歴を整理し,地殻活動系統樹の作成を試みる。

(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,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,その発現メカニズムの解明を図る。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。

(5)火山活動推移モデルの構築による火山噴火予測 

  先行現象の発現,噴火の発生,噴火規模の拡大・様式の変化などの推移,終息までを一連の火山活動推移とするモデルを構築し,事象の分岐条件をデータや理論に基づき明らかにすることにより,噴火事象系統樹を高度化する。噴火ダイナミクスの支配要因を物質科学的解析および数理モデルの高度化によって解明し,噴火の多様性及び分岐条件の理解を深める。また,噴火未遂およ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。

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」を行う。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,断層のずれ,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

  不確実で絶対値の低い大地震の発生確率や発生可能性の相対的な高まりを示す情報がある場合に,国民の切迫度の認知やコスト評価の違いに着目して防災対策の推進に繋げるための地震情報の在り方について検討する。火山噴火が切迫した段階,あるいは噴火中には,刻々と変化する現象を即時的に把握するツールを開発する。また,地元自治体が,災害情報に基づいて避難行動や災害復旧に関する意思決定することを支援するシステムを試作し,自治体等への効果的な情報伝達の方法を検討する。

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

地震・火山災害の研究成果を災害の軽減に効果的に生かすためには,発災時の状況を的確に判断し,自ら適切な行動を選択するとともに周囲に避難を促す能力である防災リテラシーの向上が不可欠である。そのために,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て,「地震・火山噴火の災害事例による災害発生機構の解明」に関する研究を行う。同時に,地震や火山に関する科学的な理解や災害シナリオ・被害シナリオなどについての国民の理解を深めるために,「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

史料や考古データに基づき,先史時代や歴史時代における地震・火山災害事例をデータベースとして整備する。また,これらの災害の時代性や地域性を考慮して特徴を明らかにし,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。今後の復興施策の検討に資するために,地震・火山災害からの復旧・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

 地震や火山に関する科学的な理解や過去の災害事例・災害シナリオ・被害シナリオなどについて,国民が利活用可能な要素・知識体系を整理し,社会の共通理解醸成につなげるための研究を進める。また,情報の受け手の立場に立った災害・防災情報と情報伝達の在り方について検討する。さらに,防災リテラシーの向上により,国民自らが命を守るために最適な避難行動を選択でき,日々の防災活動の実行に結びつくための方策等についても研究を行う。

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,関係各機関との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および高度化に取り組む。さらに,地震・火山噴火現象や災害に関する知見を増やす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の推進や,地震火山災害に関する知識を社会に効果的に伝える方策について検討する。また,発生間隔の長い大規模な地震・火山現象の継続的な研究進展を図るため,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,地震・火山噴火予知研究協議会において,計画に参加する機関が情報交換を行い,計画の実施項目間の連携を強化して,効率的に計画を推進する。行政機関や地震調査研究推進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,防災に関連する工学,人文・社会科学を含む総合的な学際研究として本計画を推進する。また,東京大学地震研究所と京都大学防災研究所による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組織的な研究を推進する。

(2)分野横断で取り組む総合的研究

南海トラフ沿いの巨大地震,首都直下地震,千島海溝南部の超巨大地震,桜島火山噴火,多くの観光客・登山者が訪れる火山については,発生した場合の社会への影響を考慮すると共に,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を実施する。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地震・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表や,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などの観測基盤を維持・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などにおける観測体制を強化する。また,関連機関の連携等による機動的な観測を実施する。さらに,観測窓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,自動解析結果,観測データなど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との相互理解に努め,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・協力の推進

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して,アウトリーチ活動を今後も積極的,且つ,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する。また,防災リテラシー向上のための研究の成果を活用して,研究成果や地震火山災害に関する知識等を国民に効果的に伝える。

(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と関連研究分野の進展を担う人材の育成が極めて重要である。地震学,火山学,地質学,地形学,歴史学,災害科学,数理科学,情報科学,計算機科学,観測・調査技術開発などの幅広い知識が必要であり,若手研究者や技術者の育成が欠かせない。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・教育機関に携わることも非常に重要な点である。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と連携し次世代の火山研究者を育成する。

お問合せ先

研究開発局地震・防災研究課

(研究開発局地震・防災研究課)

-- 登録:平成30年07月 --