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まとめ

 平成21年度から5か年計画で推進されてきた「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」は,平成23年3月11日にM9.0の東北地方太平洋沖地震が発生したことを受けて平成24年度に計画の内容を見直し,超巨大地震やそれに起因する現象の解明や予測の研究を強化した。平成24年度は,計画の見直しで強化された超巨大地震に関する研究を特に重視して進めた結果,これに関する新たな成果が出始めた。
 巨大~超巨大地震(以下,巨大地震)の発生を予測するためには,過去に,どこでどのような巨大地震が発生したかを解明し,その繰り返し特性を明らかにしなければならない。そのためには,地震学に基づく研究だけでは不十分であり,地質学や歴史学の成果を利用する必要がある。新たな津波堆積物調査に基づき,17世紀に北海道で発生した海溝型の巨大地震の震源モデルが修正され,東北地方太平洋沖地震と同じように海溝近くでの滑り量が大きいM8.8の規模の地震と推定されたことは,巨大地震の予測のためには重要な成果である。ほかにも,歴史記録を用いた過去の巨大地震の解明に関する研究や津波堆積物や海底活断層の評価手法に関する研究が進められた。
 巨大地震発生後に,その規模や震源域を即時に推定するなどして地震動や津波を精度よく予測することは,防災行動のために極めて重要である。地震波や測地データを用いて地震の規模を短時間で推定する手法や,これと沖合津波計のデータを組み合わせること等により津波を精度よく即時推定する手法の開発が進められ,数値実験でも良好な成績が得られている。巨大地震の発生予測は,長期的なものも短期的なものも,かなりの不確かさをもつが,震源特性の推定ができれば,防災・減災に利用できる精度で地震動や津波を予測することは可能になってきている。また,これら地震動や津波の即時予測の精度向上のためには,解析手法開発だけではなく,実時間海底観測のための技術開発も必要である。このような研究を加速させることにより,地震研究の成果を防災・減災に役立てることは重要である。
 東北地方太平洋沖地震の解明に関する研究では,本震の震源過程の研究だけではなく,長期的な準備過程の研究にも進展があった。小繰り返し地震や海底地殻変動の観測などから,東北地方太平洋沖地震の震源域でのプレート境界の固着状況が空間的に一様でなかったことや,本震の大滑り域の近くでゆっくり滑りが発生していたことなどが明らかになった。これらは,東北地方太平洋沖地震の発生に至る過程を解明する上で重要なだけでなく,今後の巨大地震の予測の研究のためにも重要な成果である。
 火山噴火予測に関する研究では,現象の理解だけでなく,噴火発生時間,規模,様式,推移の予測方法の構築が必要である。有珠山では,過去の事例から,山頂噴火と山腹噴火では地震活動パターンに違いが見出され,噴火様式と前駆現象の経験的関係が明らかとなった。また,桜島では,比較的規模の大きな爆発的噴火に先行した地殻変動源の規模が大きいことが明らかとなった。そのほか,諏訪之瀬島や霧島山,浅間山などにおいて,地震や地殻変動,火山ガス観測等で捉えられる噴火現象や火山活動の理解が進むとともに,噴火発生の予測に有用な経験則も幾つか見つかるなど,の研究成果が得られた。ただし,活動に多様性も見出されており,噴火や火山活動の観測事例を増やすとともに,基礎的な法則の理解が必要である。 

 地震発生予測に関しては,物理モデルに基づくシミュレーションと各種モニタリングデータを統合したシステムを開発し,これを用いた地殻活動予測を目指している。東北地方太平洋沖地震やゆっくり滑りを対象としたシミュレーションが行われるとともに,データ同化実験が進められた。現実的なシミュレーションを行うためには,物理モデルの開発と同時に観測データが重要である。東北地方太平洋沖地震後の日本列島は発生前とは異なる応力状態となったと考えられる。進行している地殻活動現象をモニタリングし,地震や火山噴火の発生が予想される地域において,連続かつ高密度観測の整備が急務である。観測網の拡充によってデータ量は増大し続けており,膨大なデータを有効に活用していくには新しい発想によるデータの扱いと解析の自動化が不可欠である。
 地震や火山噴火の発生を予測するためには,これらが発生する場を理解し,地震発生や火山噴火に至る物理・化学過程を解明して,適切なモデルを構築する必要がある。日本列島及び周辺域の応力場については,日本周辺のプレート運動とマグマ発生場や地殻流体の分布も含めた三次元不均質構造に関する研究が進められてきた。東北地方太平洋沖地震の震源域の応力場や,地震後の応力擾乱(じょうらん)の影響に関しても研究が進められている。東北地方太平洋沖地震後の広域の地震活動や余効(よこう)変動は,地震発生機構や日本列島域の変形特性の解明のために重要であるので,今後も重点的に研究を進める必要がある。地震発生や火山噴火に至る過程を適切にモデル化するためには,それらの素過程から理解しなければならない。現実的な条件下での岩石の摩擦特性や破壊現象の規模依存性に関する研究が進んだが,これらを観測事実の解明に利用し,現実的なモデル構築に利用するための研究も必要である。
 一方,地震や火山噴火の発生の予測は,詳細な物理・化学過程のモデル化を経ずに,経験則に基づいて行うことも可能である。地震活動評価に基づく地震発生予測では提案されている多数のモデルの評価が進められている。噴火シナリオに基づく噴火予測では,有珠山の山頂噴火と山腹噴火の分岐判断に関して成果があった。また,地震先行現象に関しては震源核に関する理論研究等が進められた。
 地震発生の予測が難しくても,地震による強震動や津波の予測が可能であれば,地震による災害の軽減に役立てることができる。そのために,詳細な地震破壊過程の研究が進められ,地震の規模や津波を即時予測する手法の開発が進められた。即時予測にも利用できる深海底での観測技術の開発が進められている。これは,巨大地震発生域である海底下のプレート境界の固着状況を把握するためにも重要な技術である。
 平成24年度は「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」に従い,本研究計画立案当初から実施されている研究については順調に研究が進められ,5か年計画の4年度目としての所期の成果が得られた。平成23年3月に発生した東北地方太平洋沖地震により,計画の見直しが行われ,巨大地震やそれに起因する現象の解明と予測のための研究が大幅に強化された。その結果,過去の巨大地震の震源特性の解明が進み,観測データから地震の規模や津波等を即時に推定する手法の開発が進められた。これらは,巨大地震による災害を軽減するために活用されるべき研究成果である。

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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25年12月 --