不均質な場を考慮に入れた震源パラメータ及び地震活動パラメータの推定手法に関する研究

平成20年度年次報告

課題番号：7004

（1）実施機関名：

　気象庁気象研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　不均質な場を考慮に入れた震源パラメータ及び地震活動パラメータの推定手法に関する研究

（3）最も関連の深い建議の項目：

　2．（2）ア．日本列島域

（4）その他関連する建議の項目：

　2．（3）ア．日本列島地殻活動情報データベースの構築

（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：

　平成16年度からの5ヶ年で、日本全国を対象とした陸域浅部約10キロメートルメッシュ、その外側約20キロメートルメッシュのP波およびS波の3次元速度構造をより適切に決定し、これらを用いた震源および発震機構解の決定手法の開発を行う。また、時空間の不均質性を考慮した地震活動パラメータについて、既存のパラメータの有効性の検討や新たなパラメータの検討を行うとともに、3次元速度構造をはじめとする不均質な場と地震活動パラメータとの関連性を明らかにする。平成20年度は、全国の3次元速度構造モデルについてとりまとめるとともに、局所的な速度構造モデルについてさらに調査を進める。また、地震活動パラメータについて速度構造などとの関連性の調査や地震発生モデルの改良を引き続き行う。さらに、緊急地震速報の精度向上に関する研究を継続する。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　全国の3次元速度構造モデルについてとりまとめる。また、関東地方について波形相関に基づいた相の到達時刻を用いることで、DDトモグラフィーによる局所的な3次元地震波速度構造モデルの構築を行い、震源分布の精度向上を図る。地震活動パラメータについては、b値と地震波速度構造の関連性の調査や応力変化と地震活動との関連性の調査を継続し、また、繰り返し相似地震について物理過程を考慮することにより発生予測モデルの改良を図る。緊急地震速報に関連して、海底地震計のデータを活用した震源決定手法の改良を進める。

（7）平成20年度成果の概要：

以下のとおり、当初計画はおおむね実施することができた。

• 全国の3次元速度構造モデルについては、これまでの研究をとりまとめた。また、茨城県南西部直下の微小地震活動のイベント波形に対して波形相関法を適用し、P相およびS相の読み取り精度の高いデータを用いて震源再決定することで、活動が面状に分布することを明らかにした（図1）。
• 地震活動の解析に関しては、九州地方に沈み込むフィリピン海スラブ内のb値を調べ、深さが60～80 km付近と140～160 km付近の二箇所に高b値領域が存在し、その領域付近から火山直下まで低速度域が認められることを明らかにした。また、東海地域の長期的スロースリップに伴う応力変化と地震活動との関係をシミュレーションによってモデル化し、定性的には観測された地震活動と整合するモデルが得られた。相似地震の発生確率予測実験を継続するとともに、母数推定に最後の地震からの経過時間を考慮したものなど10方式を追加し、事前分布の改良および物理課程の扱い方について検討した。
• 緊急地震速報の震源決定手法の1つであるB‐Δ法の海底地震計のデータへの適用の可否について解析を進め、おおむね適用できることがわかった。さらに、震度予測において、震度の実測値から推定した補正値を加えることを検討し、精度の向上に貢献することを確認した。また、現在の緊急地震速報で用いられている方法で、震度の推定誤差をどの程度まで小さくできるのか、について調査した。

（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）：

（論文）
　Nakamura, M. et al., 2008: Three‐dimensional P‐ and S‐wave velocity structures beneath Japan, Phys. Earth Planet. Inter, 168, 49  70.
　岡田正実，2009: 繰り返し地震および余震の確率予測，地震60周年特集号（印刷中）．
　Hoshiba, M., O.Kamigaichi, M.Saito, S.Tsukada and N.Hamada, Earthquake early warning starts nationwide in Japan, EOS, 89, 73‐74, 2008.

（報告書等）
　干場充之・松森敏幸、地震の揺れの前に警報を　―緊急地震速報―、中国科学技術月報、（http://www.spc.jst.go.jp/trend/hottopics/r0901_hoshiba.html） 2009年1月号, 27, 2009
　Hoshiba, M., Nationwide earthquake early warning in Japan: Information before strong ground shaking, UJNR Panel on Wind and Seismic Effects, Newsletter, Vol.6, No.3, October, 2008.

（学会等講演要旨集）
　Iman Suardi・勝間田 明男・上垣内　修, 2008: インドネシアにおける津波警報のための早期震源パラメーター決定, 日本地球惑星科学連合2008年大会, S144‐P010.
　中島淳一・長谷川昭・弘瀬冬樹, 2008: 太平洋スラブとフィリピン海スラブの衝突による変形と関東地方の地震テクトニクス, 日本地球惑星科学連合2008年大会予稿集, J248‐004.
　長谷川昭・中島淳一・弘瀬冬樹・辻優介・北佐枝子・岡田知己・松澤暢, 2008: スラブの衝突に起因する関東下のスラブ内地震の特異な分布と相転移の深さ, 日本地球惑星科学連合2008年大会予稿集, S147‐006.
　細野耕司・弘瀬冬樹, 2008: 九州地方のフィリピン海スラブ内b値分布, 日本地球惑星科学連合2008年大会予稿集, S143‐P020.
　前田憲二・弘瀬冬樹・高山博之, 2008: 地震サイクルシミュレーションによる東海地震震源域および周辺における地震活動度変化の評価, 日本地球惑星科学連合2008年大会予稿集, S142‐016.
　Maeda, K., F. Hirose, and H. Takayama, 2008: Simulated Seismicity Rate Variation Related to the Long‐term Tokai Slow Slip, The 7th General Assembly of Asian Seismological Commission and the 2008 Fall meeting of Seismological Society of Japan, X3‐063
　岡田正実・内田直希・前田憲二・高山博之，2008: 種々の統計モデルによる相似地震の確率予測とその成績，日本地球惑星科学連合2008年大会，S145‐006．
　Okada, M., N. Uchida, H. Takayama, and K. Maeda, 2008: A statistical prediction experiment and its testing for interpolate small repeating earthquakes by renewal models, 7th General Assembly of Asian Seismological Commission, Y3‐213.
　岩切一宏、中村浩二、山田安之、2008：最大速度の距離減衰式を利用した震度観測点の地盤増幅特性の検討、日本地球惑星科学連合2008年大会,S146‐P028.
　干場充之、大竹和生、岩切一宏、明田川保、中村洋光、山本俊六、2008：どこまで震度は正確に予測できるか？　―現在の緊急地震速報の方法における予測震度のばらつきに関する一考察―、日本地震工学会大会2008梗概集, 198‐199.
　Hoshiba,M., K. Ohtake, K. Iwakiri, T.  Aketagawa, H. Nakamura, S. Yamamoto, 2008: How precise can we anticipate seismic intensities?  ‐A study of fluctuation of anticipated seismic intensities by the method of current Earthquake Early Warning   , Programme and abstracts. The 7 th general assembly of Asian Seismological Commision and the 2008 fall meeting of seismological society of Japan, A32‐01.
　Ohtake,K., K. Nakamura, Y. Yamada, T. Aketagawa, T. Matsumori, 2008: A preliminary study of applying the B‐delta method to OBSs,  Programme and abstracts. The 7 th general assembly of Asian Seismological Commision and the 2008 fall meeting of seismological society of Japan,  A32‐11.
　Hoshiba, M., 2008, Tsunami Warning, Earthquake Information, and Earthquake Early Warning  in Japan   ‐Development of recent 15 years‐, World Observatories Forum of 140th anniversary of Kandilli Observatory, Turkey. proceedings.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

（3次元速度構造および地殻構造の推定）

• 日本全国を対象とした3次元地震波速度構造について、一元化業務で得られたデータや海底地震計のデータ、さらには、屈折法探査の結果を用いて、陸域については10km、それ以外については20kmの高解像度のモデルを構築するとともに、改良を重ねた。この3次元速度構造モデルを用いることにより、沖合の震源深さ精度が改善するとともに、内陸の地震でも震源位置の改善が見られた。さらに、富士山付近・霧島山付近の詳細な3次元速度構造モデルを構築した。
• 関東地方に沈み込むフィリピン海プレート等の詳細な3次元地震波速度構造を求めるとともに微小地震のメカニズム解を決定し、これらをもとに関東地方に沈み込むフィリピン海プレートおよび太平洋プレートの詳細な形状を推定した。これらにより、関東直下に沈み込む両プレートの凹凸は、両プレートが接触し、互いに影響を及ぼし合った結果生じた可能性を指摘した。

（地震活動パラメータの推定）

• 応力変化と地震活動度変化を関連付ける地震発生の物理モデルに基づき、大地震の周辺における地震活動の変化を定量的に再現することを試みた。その結果、大地震による静的応力変化だけでなく、動的効果（地震動による影響）をも加味したモデルにより、観測データをよく説明できることを示した。
• 地震活動パラメータの1つであるb値を詳細に調査し、海域でのアスペリティ分布、長期的スロースリップの発生領域、プレート間カップリングの強弱、内陸大地震の発生域などとの関連性を示唆する結果を得た。また、地震発生層の深さを調査し、それが深くなると標高が高くなるという関係を見出した。これは、地下の温度構造の影響を反映したものと推定される。さらに、クラスター的な地震活動を取り出してマグニチュードの推移を調べ、地震が続発している中で最大地震の規模が大きくなっていく場合に、より大きな地震が起こる確率が高くなることを明らかにした。
• ベイズ統計、小標本論（精密標本論）などによる地震の長期確率予測について解析した。また、対数正規分布モデルのパラメータ事前分布について検討した。さらに、繰り返し相似地震を用いて、種々の予測方式を検証した。

（緊急地震速報の技術改良）

• 緊急地震速報の震源決定手法の1つであるテリトリ法の改良を行ない、そのプロトタイプを作成した。B‐Δ法の海底地震計のデータへ適用の可否について解析を進め、おおむね適用できることがわかった。また、震度マグニチュードの適用を吟味し、その有効性を確認した。震度予測において、震度観測点に補正値を加えることを検討し、精度の向上に貢献することを確認した。さらに、現在の緊急地震速報で用いられている方法で、震度の推定誤差をどの程度まで小さくできるのか、について調査した。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　気象研究所地震火山研究部第4研究室ほか
　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：気象研究所企画室
　電話：029‐853‐8536
　e‐mail：ngmn11ts@mri‐jma.go.jp
　URL：http://www.mri‐jma.go.jp

図1．茨城県南西部の地震活動（2002年1月～2005年10月）の鉛直断面図。（a）気象庁一元化震源、（b）カタログデータおよび波形相関データを用いて、Double-Difference
（DD） location法で再決定した震源。気象庁一元化震源では厚さ5km程度の地震活動として認識できるが、カタログデータおよび波形相関データを用いて、DD location法で震源を再決定することにより、厚さのほとんどない一枚の薄い面状に震源が分布するようになる。この面（破線）は陸とフィリピン海プレートの境界を示していると考えられる。