課題番号：1008
北海道大学大学院理学研究科
強震動予測に関する研究
北海道から南千島に発生した最近及び近未来の中地震を基にして、北海道に設置されている強震動観測点の地域特性を明らかにする。特に、北海道において発生頻度の高いスラブ内地震とプレート間地震との強震動挙動の差異について明らかにする。入力強震動を明らかにするために、高精度広帯域速度型強震計を、横坑の利用できる、根室・浦幌・広尾・えりも・札幌に設置する。さらに、前計画で開始した北海道自治体を含めた強震動観測ネットワークの拡充とその効率的かつ外に向けた運用を進める。同時に、K-Net、KiK-Netのデータの、北海道関連地震についてのデータベース化を進める。スラブ内地震は、その地震波の放射特性から、ある程度震源から離れた場所でも大きな被害を及ぼすことが明らかになってきている。この研究のためには、その発生頻度の大きい北海道地域は重要である。
18年度は、2003年十勝沖地震で取得されたデータを用いて、震源のモデル化、パスの見積もり、地盤震動特性の見積もりを行い、現在まで提出されている強震動モデルの検討を行う。同時に、17年度に得られた北海道北部の強震データの検討を含め、観測点特性の評価を進める。
過去データの収集と地域特性の評価を進め、データベース化の基礎を築く。2003年9月の十勝沖地震以後、日高山脈南部のマグニチュード5クラスの地震や2004年11月末からの釧路沖のマグニチュード7地震、2004年12月の留萌支庁南部地震、マグニチュード6.1、が発生しており、これらのデータに基づく地域特性の特徴を調査する。
K-NETやKiK-netなどの高密な観測網で得られた強震データを用いて、2003年十勝沖地震による地震動の最大振幅値の空間分布と距離減衰関係について調べた。最大地動加速度（PGA）の大きな領域は太平洋岸に沿って広がり、沈み込み帯で見られる異常震域と同様の分布を示している（図1）。高Q値の海洋プレートを考慮して計算された距離減衰関係は観測値をよく説明しており、PGAは沈み込み帯における複雑な伝播経路特性の影響を強く受けていると考えられる。一方で、最大地動速度（PGV）の空間分布では東北から関東の太平洋側と日本海側で振幅値の大きな違いは見られず、むしろ震源の北側に位置する北海道で、南西側に位置する東北地方よりも同一距離での振幅値が大きい（図2）。これはPGA（あるいは震度）とは逆の関係であり、PGV分布は沈み込み帯の広域的な伝播経路特性では説明することはできない。距離約200キロメートル以遠での速度波形には周期約20秒のRayleigh波が卓越しており、この波の理論的な放射特性によって震央距離約250〜300キロメートルにおけるPGVの方位分布が説明された（図3）。地震波振幅の方位特性には断層の破壊伝播の影響（directivity効果）も考えられるが、破壊が主に北側へ伝播したとすると、進行方向にあたる北海道で振幅が大きくなることは観測値と整合する。しかし、破壊の逆方向は海域のため観測点がなく、破壊伝播の影響を定量的に評価することは困難である。PGVが震源での放射特性に強く依存しているのは、大地震により強く励起された長周期地震波が、減衰の影響を強く受けずに伝播したためであり、PGVには震源特性が強く関与していると考えられる。また、長周期地震動が震源での放射特性に強く規定されているということは、発震機構が予測可能なプレート境界型大地震による長周期地震動を考える上で重要な結論である。
北海道道内の高密度強震観測網を多数のアレー観測網とみなし、2003年十勝沖地震による長周期地震波の伝播特性を調べた。約400点の強震観測点と震度観測点から64個のアレーを設定し、センブランス解析により周期約30秒と20秒のRayleigh波の伝播方向と位相速度を推定した。これらの地震波は、大局的には震源域から放射状に伝播しており、それらの位相速度は3〜4km/s（キロメートル毎秒）である（図4）。観測点が特に密集した地域を対象とすることで、より短周期帯の地震動の伝播特性を明らかにできる可能性はある。
笠原 稔・一柳昌義・高橋浩晃・前田宜浩
有
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図1．2003年十勝沖地震によるPGAの空間分布と距離減衰関係． はHarvard大学によるCMT解の震央位置．距離減衰関係の と は，それぞれ火山フロントの前弧側と背弧側のデータ． はプレートの減衰構造を仮定して計算した理論値． |
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| 図2．図1と同じ．ただしPGVについての図．太実線と細実線は，それぞれ実体波と表面波に対する幾何減衰による減衰曲線． |
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| 図3．PGVの方位分布 |
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| 図4．周期約30秒と20秒のRayleigh波の伝播方向と位相速度 |