強震動予測に関する研究

平成20年度年次報告

課題番号：1808

（1）実施機関名：

　京都大学防災研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　強震動予測に関する研究

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1．（3）イ．地震波動伝播と強震動予測

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（3）ア．断層面上の不均質性

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成20年度実施計画の位置付け：

　精度の高い強震記録を用いた既往の震源モデルや、研究計画年度内に発生した大地震の震源過程の推定を行い、広帯域強震動予測のための特性化震源モデルに与えるべき各パラメタの設定方法についての検討を行う。また、これらの分析によって与えられるモデル化手法に基づき、過去の被害地震を再現することによって、手法の妥当性、適用性を検討し、モデル化手法の改良を行う。プレート境界巨大地震発生時の大規模堆積盆地での長周期地震動特性を含む広帯域強震動特性の把握と予測の高度化のための地震動観測、地下構造モデルの検証改良を行う。平成20年度においては、堆積盆地における長周期地震動の評価に関する研究と広帯域強震動生成に関する震源モデルの検討をすすめる。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　平成19年度に行った大阪堆積盆地構造モデルの実記録による検証を継続する。2004年紀伊半島沖地震記録をはじめとして、堆積盆地内の観測点で後続波群が観測される深発地震等の記録も収集し、解析に用いる。後続波群のH/Vスペクトル特性の評価に従い、盆地構造モデル妥当性の検証と更新を行う。また堆積盆地の地震動特性評価のために、鉛直アレイ地震記録の解析により、サイト特性の精査を行う。
　広帯域強震動の生成過程を分析する震源インバージョンの枠組みを実地震記録に適用し、周波数帯毎の強震動生成過程を分析するとともに、広帯域強震動シミュレーションのための震源モデル像の策定を行う。

（7）平成20年度成果の概要：

（1）強震記録を用いた2008年岩手・宮城内陸地震の震源過程の推定

　2008 年6 月14 日に岩手・宮城県境付近で発生した2008年岩手・宮城内陸地震（MJMA7.2）の震源断層の破壊過程を詳細に調べるため、強震波形記録を用いた震源インバージョン解析を行った。震源域周辺のKiK‐net 12 地点、K‐NET 1 地点及び荒砥沢ダム（計14 観測点）で観測された、0.1‐1.0Hzの地動速度波形3成分をデータセットとして用いた。小地震記録（余震）の波形モデリングにより、ターゲットとなる各観測点の一次元速度構造モデルを観測点ごとに推定し、モデルを構築した。震源破壊過程の推定はマルチタイムウィンドウ線型波形インバージョン（Hartzell and Heaton, 1983）によって行った。
　この解析により推定された震源モデルの最終すべり量分布を図1 に示す。地震モーメントは2.76×1019 Nm （MW 6.9）である。破壊開始点から破壊伝播速度2.4 km/sで破壊が広がり、破壊開始点付近と南西側浅部の2 カ所に特にすべり量の大きな領域が見出された。ただし、震源より南側の観測点の波形を説明するには2.4 km/s 程度以上の破壊速度が必要なのに対し、北側の一部の観測点の波形を説明するには断層面の北部で遅い破壊速度が良さそうにも見え、断層面の北部と南部で破壊速度が違う可能性があり、今後検討していく必要性が残っている。
　今回の地震の震源域では、震源断層と同様の走向を持つ地表地震断層の出現が多数報告されている。大局的傾向としては、震源断層のすべりの大きい領域と地表地震断層の出現した領域が空間的に対応関係にある（図2）。また、不均質すべり分布から推定したアスペリティサイズや、アスペリティの応力降下量を求めたところ、 既往の内陸地殻内地震の経験式にほぼあてはまることがわかった。

図1：断層面上のすべり分布。☆は破壊開始点。

図2：すべり分布を地表投影したもの。コンターは図1と同じスケール。○は余震、□は地表変位が報告されている地点。▲は強震観測点。

（2）長大活断層帯における複数セグメントが同時に破壊する場合の震源モデル化手法についての研究  1891年濃尾地震を例にして

　複数の活動セグメントが同時に破壊する地震の強震動予測のための震源モデル化手法の適用性の検証を行った。このような地震の例として1891年濃尾地震を対象として、地震規模の推定手法を検討した。単純なスケーリング則に従うとしたモデル化手法 （地震調査研究推進本部, 2008）と活断層の野外調査の結果を反映させたカスケードモデル （Working group on California earthquake probabilities, 1995）に従うとしたモデル化手法のどちらが適切であるかを調べた。スケーリング則及びカスケードモデルに基づく地震規模の設定、各セグメントにおける特性化震源モデルのアスペリティの設定、また破壊様式を変更した震源モデルを複数作成し、それぞれのモデルに基づいてこの地域で起きた小地震の現在の強震観測網で得られた記録を用い、経験的グリーン関数法により地震動を求めた。その合成波形から計算した震度を、当時の集落ごとにまとめられている村松・小見波 （1992）のアンケート震度を参考にして推定した強震観測点での震度（観測震度）と比較し、適切なモデルを検討した。
　仮定したモデルの中では、（1）岐阜‐一宮線が濃尾地震時に破壊し、（2）断層面積と地震モーメントの経験的関係を総断層面積に適用して求めた地震規模を持ち、（3）震源断層に占めるアスペリティの面積の割合は22％の、（4）温見セグメントの南東端から破壊が始まった、特性化震源モデルが最適とされた。図3に最適なモデルによる震度分布と、観測震度との差の空間分布を示す。本研究の結果から、複数の活動セグメントが破壊する地震の規模の推定手法にはスケーリング則を適用する手法が適切であると言える。

図3　（左）シミュレーションによる震度と観測震度の差が最小となる場合の震度分布図。（右）震度階の差の分布図。青色は過小評価、赤色は過大評価を示す。
謝辞： 独立行政法人防災科学技術研究所K‐NET及びKiK‐net、宮城県栗原地方ダム総合事務所の強震記録を使用した。記して感謝します。

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

　Asano, K. and T. Iwata, Source rupture process of the 2004 Chuetsu, Mid‐Niigata prefecture, Japan, earthquake inferred from waveform inversion with dense strong‐motion data, Bull. Seism. Soc. Am., 99, 123‐140, 2009.
　栗山雅之・隈元　崇・関口春子・岩田知孝, 地震規模予測の考え方の違いが長大活断層で発生する地震の強震動予測結果にもたらす影響の評価 ‐糸魚川・静岡構造線活断層帯北部・中部を震源断層として‐, 自然災害科学, 27, 45‐67, 2008.
　Asano, K. and T. Iwata, Source modeling of recent large inland crustal earthquakes in Japan and source characterization for strong motion prediction, Proc. 14 World Conf. Earthq. Eng., paper no. 03‐01‐0025, 2008.
　Iwaki, A. and T. Iwata, Long‐period ground motion characteristics in Osaka basin, Japan, from strong motion records of large earthquakes, Proc. 14 World Conf. Earthq. Eng., paper no. S10‐053, 2008.
　Iwata, T., K. Asano, M. Kuriyama, and A. Iwaki, Non‐linear site response characteristics of K‐NET ISK005 station and relation to the earthquake disaster during the 2007 Noto‐Hanto earthquake, central Japan, Proc. 14 World Conf. Earthq. Eng., paper no. 01‐1026, 2008.
　岩田知孝・浅野公之・栗山雅之・岩城麻子, 2007年能登半島地震の震源モデルと強震動, 京都大学防災研究所年報, 51A, 121‐127, 2008.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　本研究期間内に発生した、2004年新潟県中越地震、2005年福岡県西方沖地震、2007年能登半島地震、2008年岩手・宮城内陸地震の強震記録を用いた震源モデリングを行って内陸地殻内地震の不均質震源特性データベースを増強し、強震動予測のための震源モデルの高度化に寄与した。また、長大活断層の活動に関して、広帯域地震動シミュレーションをもとに、モデル構築手法の妥当性を検証した。
　大阪堆積盆地の長周期地震動特性を、2004年紀伊半島沖地震記録を使って分析するとともに、モデルシミュレーションを通して、既往の大阪堆積盆地の速度構造モデルの妥当性を検証した。また、想定東南海地震の関西圏の広帯域地震動の予測、想定南海地震の大阪堆積盆地等における長周期地震動の予測を行い、その特性を議論した。予測地震動は建築・土木の耐震工学の研究分野にも用いられている。
　更に、プレート境界地震の強震動生成域の評価を行うことにより、プレート境界地震の広帯域地震動予測のための震源像（強震動生成領域  アスペリティ領域  背景領域の3段階のモデル化）を提案した。これらの研究成果は当初の計画を含み、それ以上の成果を収めたと言える。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　京都大学防災研究所　岩田知孝・浅野公之
　京都大学原子炉実験所　釜江克宏・川辺秀憲
　他機関との共同研究の有無：なし

（11）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先：

　部署等名：京都大学防災研究所
　電話：0774‐38‐3348
　e‐mail：iwata@egmdpori01.dpri.kyoto‐u.ac.jp
　URL：http://sms.dpri.kyoto‐u.ac.jp/