課題番号1516
東京大学地震研究所
広帯域・高解像度強震動シミュレーションに基づく大地震の強震動評価の高度化
3．（3）地震・火山噴火の災害誘因の事前評価手法の高度化
3．（1）地震・火山噴火の災害事例の研究
3．（2）地震・火山噴火の災害発生機構の解明
3．（4）地震・火山噴火の災害誘因の即時予測手法の高度化
3．（5）地震・火山噴火の災害軽減のための情報の高度化
南海トラフの巨大地震や首都直下地震を含めた、内陸活断層及び海溝型巨大地震による強震動・長周期地震動と津波予測の高度化のための研究を推進する。
課題番号1424において、大地震による強震動と津波の生成過程を理解し、地震現象の解明を目指した研究をこれまで進めてきた。地球シミュレータ等のスーパーコンピュータを用いて1944年東南海地震や1707年宝永地震等の巨大地震の強震動と津波の再現し、また近年の大地震（2003年十勝沖地震、2004年中越地震、2011年東北地方太平洋沖地震等）の強震動シミュレーションと高密度地震観測データ解析に基づき、強震動の発生と伝播過程と関東平野での長周期地震動の生成過程を評価した。大地震の強震動・地殻変動・津波の複合災害の適切な評価と災害発生要因の理解の深化に向けて、地震－津波同時シミュレーション法を開発した。
大地震の複雑な断層破壊過程と、不均質な地下構造を適切に組み込んだ地震波伝播シミュレーションを実施し、過去の被害地震の強震動と津波被害発生要因を検証して、将来の想定地震の強震動・長周期地震動と津波の事前予測を行う。K-NET、KiK-net等の高密度地震観測網データを解析し、強震動と長周期地震動の生成過程の理解を深める。高速スパコンを用いた高精度シミュレーションを実施して、観測データの再現とモデルの検証を行う。短周期～長周期地震動の高精度評価に向けて、シミュレーションモデルの高度化・精緻化をはかり、地震ハザード評価手法の改良を進める。本研究では、工学研究者と社会科学研究者との協働により、現代社会が有する多様な構造物の被害と社会影響に踏み込んだリスク評価へとつなげる。以上の目的解決に向けて、a) 強震動および長周期地震動による地震災害発生要因の研究、b)強震動および長周期地震動予測の高度化に向けた研究、c)将来の大地震の被害事前予測の研究、の3つを進める。
東北地方太平洋沖地震の国内外の強震計記録を再解析し、1Gを超える強い加速度を作り出した短周期地震動、超高層ビル等に影響を与える周期数秒程度のやや長周期地震動、および超大型石油備蓄タンクや将来の長大構造物に影響を与える可能性のある長周期地震動（周期10～20秒以上）について、それぞれの周期帯毎の震源放射特性、伝播特性、各地の地盤増幅特性を明らかにする【H26・27年度】。特に、関東平野での高密度観測データ（K-NET・KiK-net、首都圏強震総合ネットSK-net、首都直下地震観測網MeSO-net等)を統合的に処理し、平野の3次元地下構造と短周期地震動～長周期地震動の伝播特性を詳細に把握する【H28・29年度】。
M9クラスの長巨大地震による長周期地震動の特性を明らかにするために、超巨大地震特有の断層運動として期待される、浅部プレート境界の大滑りと、深部プレート境界のゆっくり滑りが、長周期地震動の生成に与える影響を、シミュレーションに基づき評価する。ここでは、震源の静的特性（深さ・メカニズム等）と動的特性（滑り速度、応力降下量など）の二つの震源パラメータの効果についても検討する【26 -30年度】。東北地方太平洋沖地震において、関東平野や大阪平野などで、やや長周期の生成が地震規模に比べ小さかった原因を明確化するとともに、日本海溝～千島海溝および相模トラフ～南海トラフ沿いでのM9地震シナリオに対する長周期地震動の生成特性について検討する【26・27年度】。
震源モデルのパラメータ設定の不確定性や、地震時の断層運動の再現性（不確実性）に伴う、強震動予測の不確定性を、各種震源パラメータを用いたシミュレーションを多数行ない、強震動予測の不確定性とそのバラツキの幅を調査する。具体的には、1）断層破壊方向に生まれる放射指向性（ディレクティビティ）効果が地震波放射指向性と周波数特性に与える影響、3）断層破壊過程の不均質性・揺らぎによるディレクティビティの抑制効果、3）断層破壊の時間差発生による強震動レベルと揺れの継続時間の増長の問題等に着目した検討を行う【H26-28年度】。地震動評価のバラツキに対する、建物被害・人的影響のバラツキを評価し、予測誤差の拡大（または縮小）の可能性を検討する。バラツキのある強震動予測に対して、被害と社会影響の側から見た巨大地震の「最悪地震シナリオ」とは何か明確化する【H27-29年度】。
短周期～長周期の広帯域強震動予測の高度化に向け、地表・海底地形と、堆積層・地殻・マントル内の短波長不均質構造（多層構造で表現できない物性値の揺らぎ）を適切にモデル化し、数Hz以上の高周波数地震動の散乱を適切に評価することのできる高分解能シミュレーション法を整備する【H26・27年度】。短波長不均質構造により地震波散乱が強い減衰を起こす過程、散乱による地震動の継続時間の増長の問題、地震動の空間変動と局所的な増幅（フォーカシング現象）の発生可能性について検討する。こうした、地下構造探査による直接推定が困難な短波長不均質構造の存在が、強震動の予測の不確定性に与える影響を定量的に評価する【H27-29年度】。
震度に強く寄与する短周期地震動の高精度評価の実現に向け、表層地盤（数メートル以浅）における地震動の増幅特性を、全国のK-NET・ KiK-net強震観測データ、および自治体震度計データを用いて評価する【H26年度】。地盤応答の非線形性応答を考慮し、強震時（震度5弱～）のサイト増幅特性の変化も調べる。得られたサイト増幅特性を用いて、緊急地震速報の震度予測への適用可能性・有効性を、過去地震の強震記録を用いて検討する【H26-29年度】。
広帯域を強震動シミュレーションの実現に向け、高精度かつ安定な吸収境界条件を整備する。複雑な地表地形（空気／固体境界）と海底地形（海水／固体）を差分法（FDM）の直交格子に実装するために、適切な境界条件を整備する。地表付近の強い不均質性構造を組み込むことができる、マルチグリッドFDM（または、境界適合格子FDM）を開発する【H26-29年度】。
巨大地震による強震動、地殻変動、津波の複合災害の予測に向けて、地震動シミュレーションから得られた海底隆起・沈降の時空間的変動を適切に活用した、津波高・浸水シミュレーションを実施する【H26-29年度】。また、大地震の断層運動に伴う内陸の地殻応力の動的・静的変化（ただし、地殻は弾性変形を仮定）を評価して、大地震に伴う火山噴火や内陸地震の活発化、誘発地震の発生に与える影響を、関連項目の研究グループとの協働により検討する【H27-30年度】。
複数の地震シナリオに対する各地の強震動を迅速に評価するための仕組みとして、日本海溝、相模・南海トラフ沿いの小断層（10km*10km）毎に、各地の揺れ（グリーン関数）を計算して、地震動データベースを構築する。そして、任意の地震シナリオに対する強震動をグリーン関数の重ねあわせにより合成する強震動合成システムを開発する【H26-28年度】。グリーン関数データベースは、震源インバージョンや地震波形解析のための基礎データとして公開する。これを用いて、大地震発生後すみやかに震源モデルを推定し、観測データのない地点を含む全国各地の強震動を面的に推定する手法を、関連項目の研究グループと共同で開発する【H28-30年度】。
古村孝志・他（参加人数6名程度）
他機関との共同研究の有無：有
東大情報学環、東大生産技術研究所、岡山大学理学部ほか
部署等名：東京大学地震研究所
電話：03-5841-5712
e-mail：yotikikaku@eri.u-tokyo.ac.jp
URL：
氏名：古村孝志
所属：東京大学地震研究所
研究開発局地震・防災研究課
-- 登録：平成26年07月 --