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4 拠点間連携共同研究

東大地震研・京大防災研拠点間連携共同研究委員会
委員長  川瀬 博(京都大学防災研究所)
副委員長 森田裕一(東京大学地震研究所)


昭和40年の地震予知計画,昭和49年の火山噴火予知計画の開始より,これまでの地震・火山観測研究計画では,地震や火山噴火の発生の予測を最大の目標としてきた。しかし,平成23年東北地方太平洋地震の発生を踏まえ,平成26年度から開始された「災害の軽減に貢献する地震火山観測研究」(建議)においては,災害軽減に貢献するために,地震や火山噴火の発生予測の実現のみを目標にするという方針から,それらの予測を目指す研究を継続しつつも,地震・火山噴火災害をもたらす誘因の予測研究も組織的・体系的に進める方向に転換した。そのため,地震学や火山学を中核としつつも,災害や防災に関連する理学,工学,人文・社会科学などの分野の研究者が参加して,協働して推進することになった。
これまでの観測研究計画では,地震発生や火山噴火現象の理解に基づきそれらの科学的な予測を目指すと言う立場から,「地震・火山科学の共同利用・共同研究拠点」である東京大学地震研究所が中核となって計画を推進してきた。しかし,災害や防災に関連する研究者と協働して計画を推進するためには,地震研究所と「自然災害に関する総合防災学の共同利用・共同研究拠点」である京都大学防災研究所とが連携して,計画を進めることが有効であり,協議のすえ,両拠点が連携して共同研究を進めることになった。具体的には,両研究所の研究者が中核となって,建議に沿ったテーマを決めて具体的な研究計画を建て,全国の研究者の参加を募集して全国規模の共同研究を進める「参加者募集型共同研究」と,両拠点がそれぞれ関連が深い,地震火山研究コミュニティーと自然災害研究コミュニティーの2つの学術コミュニティーに呼びかけ,建議の主旨を踏まえたボトムアップ研究を公募する「課題募集型共同研究」を開始した。

1.参加者募集型共同研究

参加者募集型共同研究については,主として両研究所の中堅研究者がワーキンググループを作り議論し,研究テーマの大枠を南海トラフで発生が懸念される巨大地震のリスク評価の精度向上を目指した研究とすることに決めた。具体的には,巨大地震の震源過程,震源から住居地域までの地下構造・波動伝播,強震動,地盤,津波,構造物等の特性をそれぞれの分野の専門家が議論して,それぞれの部分の想定や評価における精度や不確かさを議論すると共に,それらがどのように伝播し,最終的な被害につながるかの科学的なリスク評価方法の確立を目指すことになった。更に,リスク評価に基づき,災害情報,災害発生後の対応等のあり方など,巨大地震の発生から災害発生後の対応まで巨大地震にともない予想される一連の事象に関して,防災・減災にむけて機能するための研究を実施することとなった。
この参加者募集型共同研究のより具体的な内容を検討するため,平成26年10月6日~7日に東京大学地震研究所第1会議室において,研究集会「地震・火山科学と総合防災学の両共同研究拠点主催シンポジウム 南海トラフ巨大地震の災害リスク評価 -社会の影響から地震発生まで振り返り,評価の不確実性と影響について考える-」を開催した。
研究集会では,南海トラフで発生が懸念される巨大地震の統合的リスク評価を念頭に,その基本となる巨大地震の震源過程の多様性,現状の地下構造の不確からしさや不均質構造中の波動伝播の複雑さ,それらがもたらす強震動への影響,地盤構造の不整形性・非線形性が与える影響,津波発生の多様性,様々な構造物に対する被害率評価の精度,減災のための新たな災害情報・リスク評価手法,災害情報の発表方法,シミュレーションによる災害評価手法等における現状と問題点を15名の講演者が発表し,個々の段階の不確からしさが最終的に広域的な被害想定,リスク評価に及ぼす影響や,減災のため様々な手段の問題点を,理学,工学,人文・社会科学の各分野の参加者が共有し,巨大地震のリスク評価の精度向上には何が重要かを議論した。
10月7日午前中は分野ごとに分科会を開催し,前日の講演会を踏まえていくつかの参加者募集型共同研究を企画し,同日午後は再度全分野が一同に集い,成27年度以降に重点的に推進する研究課題について議論した。この研究集会では2日間で約100名が参加し,議論した(写真1)。
この研究集会の議論の中で,「南海トラフ巨大地震の災害リスク評価」の不確実性に関しては,震源から建造物までのどの部分モデルの不確実性が,全体のリスク評価にどの程度効いているかということを洗い出すことが重要であることが共通認識となった。つまり,確率論的地震リスク評価には,要素ごとに我々が用いるモデルの不完全さに起因する大きな不確実性が潜んでいるが,それらが合わさって最終的な被害の評価にどれくらいの不確実性があるのかが明らかにされていない。また,それぞれの要素が最終的な不確実性にどの程度効いているかは,専門家の間で意見が分かれている。そこで,どの要素の不確実性がもっとも効いているのかを議論するための枠組みを構築し,各要素の不確実性が地震リスク評価全体の不確実性にどれくらい効いているかを把握することを目指す研究を進めることとなった。このような枠組みを構築し,地震リスク評価の不確実性に対する寄与を明確にできるようになることによって,今後の地震防災・減災の研究の方向性を明確にすることが可能になると期待される。
このような議論を踏まえ,平成27年度は「巨大地震のリスク評価の精度向上に関する新パラダイムの構築~南海トラフ巨大地震にともなう災害誘因・素因の相互依存性を考慮して~」とする参加者募集型研究を公募することとなった。参加者募集型研究には,1つの総括研究と2つの特定分科研究が含まれる。総括研究では,災害リスク評価の不確実性を減らす(精度を向上する)ことを目標とし,現時点でのリスク評価の不確実性を評価して公に共有することを目的とする。特定分科研究1では,大地震発生時の災害リスク評価について,災害が起こる時点での状況を踏まえた時間軸を考慮した災害リスク評価を行う方法について研究を行う。特定分科研究2では,南海トラフのさまざまな地震想定を基に,地域・国家の短期・長期の経済被害の評価に至るような,理工学と経済学のシミュレーションの連成を実現することを試みる。
今年度は,上記のようにこれまでなかった拠点間連携共同研究の枠組みを作ると共に,次年度以降両研究所が力を合わせて主導する全国の研究者が連携して実施する参加者募集型共同研究を企画・立案した。

2.課題募集型共同研究

課題募集型共同研究では,災害を引き起こす地震や火山噴火の発生から災害の発生や推移を総合的に理解し,それを防災・減災に生かすための研究を,広い視野から募集することとし,以下の分類で,研究課題を公募した。
(1) 地震・火山噴火災害事例の研究,(2) 地震・火山噴火災害誘因の事前評価手法の高度化,(3) 地震・火山噴火災害誘因の即時予測手法の高度化, (4)地震・火山噴火災害発生機構の解明,(5) 地震・火山噴火災害軽減のための情報の高度化,(6) 地震・火山噴火災害時の災害対応の効率化,(7) 実践的人材育成の仕組みに関する研究。
公募に対して,21件の申請があり,東大地震研・京大防災研拠点間連携共同研究委員会で12件の採択を決定した。平成26年度の成果の一部を以下に掲げる。
地震・火山噴火災害の事例研究では,「高密度年代測定および地中レーダーを用いた北海道における古津波履歴復元の高度化」(課題番号2957)で,地質記録に基づく古津波履歴復元の高度化のために,地中レーダを活用する手法を導入した。北海道十勝郡浦幌町で17世紀初頭に発生した津波の堆積物を地中レーダーで明瞭に捉え(図3),それをトレンチ調査と比較した。地中レーダを用いることにより,古津波で堆積した砂層が内陸方向に向かって薄くなる様子が明瞭に追跡できるようになった。また,これを利用してサンプルを高密度に採取し,年代測定した結果,この津波は1600年代前半に堆積し,津波により地表が侵食したことが明らかになった。このように,地中レーダーを用いることにより,津波堆積物の面的調査が効率的に進むことが期待できる。
地震・火山噴火災害誘因の事前評価手法の高度化研究では,「地震動の空間変動特性評価のための表層地盤の不均質構造のモデル化に関する研究」(課題番号2954)が,強振動に大きな影響に与える深さ10m程度までの表層地盤構造を,表面波探査,実体波トモグラフィー,人工加振波形逆解析,地震波干渉法などのいろいろな手法で取得し,適切な地盤モデル構築法の確立を目指している。平成26年度は,微動アレイ観測法により関東平野西部に広がる立川断層を挟んだ東西で地盤構造が明瞭に異なっていることを実例として示した。次年度以降,他の手法との対比により,それぞれの手法の長所や短所が明らかにされることが期待される。また,「築堤記録が無いため池堤体構造の可視化と地震時危険度評価に関する研究」(課題番号2956)は,大地震発生時に崩壊して周辺に被害をもたらす可能性のある古い土木建造物である「ため池」の安全性を確認する手法の開発を,富山県射水市にあるため池を実例として取り上げ実施している。近代の建造物と異なり,古い土木建造物は,設計・施工の情報が残っていないことが多く,その安全性の評価は遅れている。この課題では,物理探査による地盤構造の可視化,地温測定による流動地下水の動態把握の方法を具体的に提案し,その有効性を示している。これらの結果を用いて数値解析による地震時の堤体安定性評価による評価方法も提案している。更に,「琵琶湖疏水の耐震性を考える-琵琶湖西岸断層帯が活動した場合の地殻変動と強震動の影響-」(課題番号2961)は,京都市内の飲料水の90%をまかなう琵琶湖疏水が,琵琶湖西岸断層帯の地震による地殻変動により機能を失うリスクを多方面から研究を進めている。ひとつの給水システムに大きく依存している京都市にとっては,きわめて重要な課題であり,同様の事例は全国にも多数あることが予想される。このように都市機能の運命を担っている部分の地震・火山災害リスクを評価する事は今後,行政等との連携で推進すべき課題と思われる。
地震・火山噴火災害軽減のための情報の高度化研究では,「災害ハザード情報を社会機能を強靭化につなげるための要件の分析―首都直下地震想定における企業セクターの災害ハザード情報の活用実態と減災策の分析―」(課題番号2951)は,災害時に大きな役割を果たすと想定される企業の災害予測情報に対する捉え方をアンケート調査によって明らかにした。それによると,企業はBCP(事業継続計画)を作成する際に,政府や防災機関の発表する被害想定を必ずしも厳密に捉えている訳ではないが,少なからず参考にしていることが明らかになった。また,被害想定そのものよりも,事業に直接かかわる交通,電力,通信,水道,ガスなどのインフラの被害や,サプライチェーンや取引先のリスク要因の想定に苦しんでいる。このようなことから,施策として実施する地震調査研究のニーズとして,被害想定をより具体的なインフラに与える影響評価にも広げる必要性を示している。学術研究としての地震火山観測研究もそのことを認識し,それにも有効な基礎的研究の成果が求められる。
地震・火山噴火災害時の災害対応の効率化研究では,「残存性能モニタリングと広域余震ハザードに基づく被災建物健全性の時間変化予測」(課題番号2953)は,地震により被災した建造物の残存性能の定量化,巨大地震後の短期的な余震ハザード評価,建物健全性の時間変動予測と意思決定について研究を進めた。そもそも,被災建物の健全性と言う問題が,巨大地震後の余震発生確率評価の重要性を浮き上がらせ,理学中心の地震研究に,新たな研究のモチベーションを与えた事は,拠点間連携共同研究を実施した意義を示している。
上記のように,これまで理学を中心として進めてきた地震火山観測研究に,工学・人文社会科学の研究者が加わることにより,これまで気づかなかった地震火山研究の需要が明確に示され,この研究計画の将来の方向性を決める大きなヒントを与えてくれると思われる。

成果リスト

西村裕一, 中村有吾, 添田雄二,2015,浦幌町豊北の湿原における古津波堆積物のトレンチ調査,浦幌町立博物館紀要,15,39-47.
添田雄二, 西村裕一, 中村有吾,2015,浦幌町で実施した地層剥ぎ取り標本の作成について,浦幌町立博物館紀要,15,49-56.
津野靖士,佐口浩一郎,地元孝輔,佐藤浩章,松島信一,重藤迪子,高井伸雄,神野達夫,山中浩明,川瀬博,2015,立川断層近傍における短周期地震動の空間変動特性,2015 年地球惑星科学連合大会
清田和宏,地元孝輔,佐口浩一郎,津野靖士,山中浩明,2015,立川断層近傍における表層地盤S 波速度構造の空間変動評価の稠密微動探査,物理探査学会第132 回(平成27 年度春季) 学術講演会講演論文集,141-143,2015
古谷元, 牟田庄吾, 竹内篤雄, 王功輝, 油谷洋志, 林久夫,2014,併用調査により古いため池の地盤構造と流動地下水脈経路の推定,平成26 年度日本応用地質学会研究発表会講演論文集,57-58.
佐竹亮一郎, 若井明彦, 古谷元, 王功輝, 土井一生,2015,古いため池堤体材料の空間的不均質性が力学挙動の不確実性に与える影響,第18 回応用力学シンポジウム,土木学会応用力学委員会(印刷中).
佐竹亮一郎, 若井明彦, 古谷元, 王功輝, 土井一生,2015,堤体材料の空間的不均質性と系の挙動の不確実性に関する検討(ため池を例に),第70 回年次学術講演会講演概要,土木学会(印刷中).
Ryoichiro Agata, Tsuyoshi Ichimura, Kazuro Hirahara, Mamoru Hyodo, Takane Hori and Muneo Hori, 2014, Several hundred finite element analyses of an inversion of earthquake fault slip distribution using a high-fidelity model of the crustal structure, Procedia Computer Science, 29, pp.877-887. DOI:10.1016/j.procs.2014.05.079.
関谷直也,2014,地震「想定」を考える,南海トラフ巨大地震の災害リスク評価-社会の影響から地震発生まで振り返り,評価の不確実性と影響について考える-,地震・火山科学と総合防災学の両共同研究拠点主催シンポジウム,2014 年10 月6 日 東京大学地震研究所.
関谷直也,2015,「想定を考える」,鉄道気象連絡会,2015 年5 月20 日,ステーションコンファレンス万世橋.
Kurata M., Suzuki, A., Li, X., Nishino, H., 2015,“Residual Performance Assessment of Steel Frames through Ambient Strain-Based Model Update: Application to Collapse Test of Steel Frame using Shake Table”,Proc. Eng. Mech. Inst. Conf., June 16-19, 2015.



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(研究開発局地震・防災研究課)

-- 登録:平成29年07月 --