我が国は、世界有数の地震・火山国であり、有史以来、数多くの地震災害や火山噴火災害に見舞われてきた。これらの災害から国民の生命・財産を守り、安全で安心な社会を実現し、世界一安全な国日本とすることは、国の基本的な責務であり、地震や火山噴火を理解し、適切な防災・減災対策につなげていくための研究に対する社会的な要請も極めて高い。
地震予知に関する研究は、昭和40年から地震予知計画の下で第1次から第7次まで推進され、平成11年からは「地震予知のための新たな観測研究計画」（以下、「第1次新計画」という。）として、平成16年からは「地震予知のための新たな観測研究計画（第2次）」（以下、「第2次新計画」という。）として実施され、地震の発生場所・規模や繰り返し時間間隔に関する新たな知見が得られるなど、数多くの成果を上げてきた。
火山噴火予知に関する研究は、昭和49年から火山噴火予知計画の下で推進され、第7次までの間に観測体制は順次整備され、特定の火山では前兆現象をほぼ確実に検出可能となるなど、多大な成果を上げてきた。これらの研究成果を踏まえて、気象庁は、平成19年12月より噴火警報・噴火予報を業務として開始した。
このように独自に進められてきた両計画であるが、地震予知研究と火山噴火予知研究では、例えば、以下に述べるような共通の地球科学的背景のある課題がある。日本列島周辺で海洋プレートが沈み込むことによって、プレート境界の浅部では巨大地震が発生し、列島下の上部マントルではマグマが生成する。近年の地震予知研究と火山噴火予知研究の進展により、プレート境界地震の発生、沈み込む海洋プレート内の地震活動、マグマの生成、内陸地震の発生を統一的・定量的に理解する実証的な研究が現実的な課題となってきた。
火山活動の推移を予測するためにはマグマ供給系の解明が必要であり、そのためには火山体の深部構造の研究が重要である。また、内陸の地震発生を解明するためには地殻の不均質構造の理解が不可欠であり、その目的でも火山深部の地殻不均質構造を解明する研究が重要な課題となってきた。今後は、マグマ供給系と内陸地震の発生機構を統合的に理解する研究が必要である。
プレート境界では、地震予知のための新たな観測研究計画により、短期的なゆっくり滑りと低周波微動が連動して発生することが発見された。この現象は、プレート境界の結合状態について、固着と地震時の急激な滑りのほかに多様な状態があることを示している点で、そのモデル化は今後の研究において重要である。低周波微動は、従来火山地域でよく知られた現象であり、マグマ等の地殻流体の移動との関連でその発生機構が研究されている。これまで、プレート境界の微動は、非火山性の現象であるため、火山噴火予知の研究とは独立して地震予知研究として実施されてきたが、今後は、両者の類似点と相違点を精査するために、地震予知研究と火山噴火予知研究とが連携して解明する必要がある。
以上のように、これまでの研究の進展により、地震と火山とが密接に関連する地殻及びマントルの諸過程を統一的に理解するための研究の道が開かれてきた。したがって、従来の二つの計画に基づく研究を継続させるだけでなく、両者を統合した観点から研究を連携して進める必要がある。
既に大学においては、このような必要性に基づき、全国共同利用の附置研究所（以下、「全国共同利用研究所」という。）と各大学の地域センター等で構成される新しい地震・火山噴火予知研究協議会が平成18年5月1日から発足し、地震予知研究と火山噴火予知研究の一層の連携が図られている。
科学技術・学術審議会測地学分科会（以下、「測地学分科会」という。）は、地震予知研究と火山噴火予知研究の実施状況、成果及び今後の課題についてレビューを実施し、平成19年1月に報告書をまとめた。さらに、このレビュー報告書に基づき、外部評価（第三者評価）が実施され、「地震及び火山噴火予知研究計画に関する外部評価（平成19年6月28日）」が取りまとめられた。この中でも、地震予知と火山噴火予知の計画の全般的な評価が行われ、両計画を連携して実施していく必要性が指摘された。また、若手研究者の確保も含めた人材養成への対応、国際共同研究の推進、研究の現状を社会へ説明することの重要性についても、地震予知研究と火山噴火予知研究の共通の課題として指摘された。
昭和40年度から始まった我が国の地震予知計画は、平成10年度まで第1次から第7次計画として推進され、地域ごとに観測網が段階的に整備され、地震活動の諸特性、地震が発生する場及び地震発生の仕組みなどに関する多くの知見が蓄積された。
一方、「いつ（時期）」、「どこで（場所）」、「どの程度の大きさ（規模）」の地震が起こるかを地震発生前に予測するという地震予知の目標の達成は、地震発生現象の複雑性のために、地震の前兆現象の観測に基づく手法だけでは、一般に極めて難しいことも分かってきた。
そこで、平成11年度から5か年計画として始まった第1次新計画では、地震の発生に関する基礎的研究を更に進めるとともに、これまでの知見に基づいて地震発生に至る地殻活動をモデル化し、モニタリングとモデルに基づいて地殻活動の推移予測を行うことを新たな目標として掲げた。第1次新計画では、地震発生直後から次の地震発生に至る歪（ひずみ）エネルギーの蓄積と応力集中の過程を地震発生準備過程と位置付け、その進行状況を把握するための観測研究を基本とした手法を取り入れた。これは、地震発生に至る全過程を理解することにより、その最終段階で予想される現象の把握を目指して、信頼性の高い地震発生予測への道筋を開くことを課題とすべきであるとの基本的認識に基づいている。
その結果、地震発生に至る地殻やマントルの活動に関する理解が進み、プレート境界では、非地震性滑りの進行により固着領域（アスペリティ）に応力が集中し、やがて地震発生に至るというモデル（アスペリティモデル）が提唱された。この過程では、政府の地震調査研究推進本部（以下、「地震本部」という。）の下で進められた、日本全国を対象とする均質で高密度な基盤的調査観測網（防災科学技術研究所が全国に展開している高感度地震観測網Hi-net等）の整備が大きな役割を果たした。
第2次新計画では、第1次新計画に引き続き、地震発生の準備過程の解明を進め、地殻活動予測シミュレーションモデル（地殻活動の推移予測を目的とした現実的な物理モデルに基づいた数値シミュレーションモデル）を開発することを目指した。
第2次新計画によって、地震発生に至る地殻活動に関する理解が進んだ。2003年（平成15年）十勝沖地震や2005年（平成17年）宮城県沖の地震等に関して、第1次新計画で提唱された「アスペリティモデル」の有効性の検証が進み、地震本部が実施している地震発生の長期評価に貢献した。また、東海から西南日本にかけてのフィリピン海プレート深部境界で、短期的ゆっくり滑りと低周波微動が同時に発生することが発見され、2000年（平成12年）から2005年にかけて発生した東海地域の長期的ゆっくり滑りとの関係が明らかになり、プレート境界の結合形態の理解が進んだ。一方、内陸での地震発生の準備過程については、地殻の不均質構造に関する知見が蓄積し、地殻・マントルの不均質な粘弾性・塑性（そせい）変形によって広域応力が特定の断層域へ集中していく機構の理解が進んだ。
この間、観測体制についても進歩があった。高感度地震観測網について、気象庁、防災科学技術研究所及び大学等のデータの一元化やデータ流通体制が確立した。これにより、観測データのほぼすべてが全国どこからでも実時間で利用できるデータベース及びデータ利用システムが整備された。また、国土地理院の全国に展開されたGPS連続観測網について、観測データを実時間で収集する体制が確立した。これにより、GPSの1秒サンプリングデータを用いた地殻変動解析が可能になったことから、震源近傍で強震動データが取得され、震源過程の理解が進んだ。歪集中帯における合同観測のような、大学等による研究的な機動観測の高度化が実現した。東海地域では、気象庁等の歪等の観測網による非地震性滑りの即時的監視能力が高度化し、短期的ゆっくり滑りを、ほぼ実時間で検出するなど、その活動推移の把握が実現した。
実験に基づく摩擦・破壊構成則と現実的なプレート境界面形状、プレート運動を取り入れた日本列島域の地殻活動予測シミュレーションモデルの原型が完成した。歪エネルギーの蓄積から破壊核形成を経て、地震発生に至る、過去の巨大地震発生サイクルの特徴が再現された。また、GPSと音響測距を組み合わせた海底測位によりこれまで観測空白域であった海底の地殻変動が検出され、海域を含めたモニタリングの実現に一歩を踏み出した。
第2次新計画に基づき、大学及び関係機関がそれぞれの役割を分担しつつ、観測研究における協力・連携を図ってきた。測地学分科会においては、大学及び関係機関の研究者等で構成される地震部会が設置され、その下に観測研究計画推進委員会が設けられ、毎年の実施計画、計画の進捗（しんちょく）状況の把握、年次報告の取りまとめが行われた。また、昭和44年に建議に基づき発足した地震予知連絡会は、大学及び関係機関の委員による地震予知研究に関する情報交換を定期的に行い、第2次新計画の推進に貢献した。
平成19年6月の外部評価においては、地震予知研究に関して、一部の場合を除いて、実用的な地震予知が可能となるまでには至っていないものの、プレート境界地震の発生場所と規模の予測については一定の見通しが得られたことについて、学術的に研究成果が上がっていると評価された。一方、地震に関する研究の成果を社会に正しく伝えることや、若手研究者の養成・確保等の必要性が提言された。
火山噴火予知計画は、火山噴火予知の実用化を目標に、個々の火山の活動度の把握と、火山現象の理解の基礎となる火山噴火の仕組み及び火山の構造の総合的解明を目指して進められてきた。
第1次計画以来、年次計画により観測網の整備と実験観測の推進が図られ、活動的火山における観測点の高密度化、観測内容の多項目化、観測データの高精度化が進んだ。その結果、幾つかの火山については噴火の前駆現象の検知とそれに基づく噴火開始前の情報発信が可能になった。また、全国の関係大学合同による集中総合観測が主要活火山において年次的に実施され、火山活動評価や噴火予知手法の開発に役立ってきた。これらに併せて、火山噴火予知の実用化に欠かすことのできない火山地質図や火山地形図などの火山活動基礎資料が整備され、活用されてきた。
第5次計画からは、制御震源等を用いた火山体構造探査が重点的な研究項目に加えられ、国内の主要な活火山において年次的に順次実施された。その結果、多くの火山において数キロメートル以浅の火山体構造が明らかにされ、火山性地震の震源決定精度が向上するなどの成果が得られたが、当初の目的であるマグマ溜まりや火道などのマグマ供給系を把握するには、探査深度と分解能が不足することが判明した。噴火機構に関する研究では、広帯域地震観測や地殻変動観測により、火山性地震や微動の発生機構の解明が進み、火山流体の運動と関連させて議論できるようになった。
噴火予知体制については、気象庁に火山監視・情報センターが設置されるなど、監視、情報発信のための組織整備が進展した。
適切な観測体制が取られた火山では噴火時期をある程度予測できるまでになったが、噴火の様式や規模等の噴火推移予測については、経験則に基づく予測が成立する場合以外は依然として困難な状況にある。このため、第7次計画においても火山観測研究の一層の強化を図りつつ、火山体内部構造、噴火発生機構、火山流体の挙動などに関する基礎研究を推進した。また、こうした研究の成果を防災に役立てるため、大学及び関係機関は地方公共団体等との連携を進めた。
機動的な連続観測や関係機関からの観測データを気象庁に集約することにより火山監視の強化が図られた。また、全国に展開されたGPS連続観測網のデータを実時間解析する目途も立ちつつある。これらに加えて、広帯域地震計、傾斜計、GPS、重力、火山ガスなどの多項目観測により、2004年（平成16年）浅間山噴火の際には、火山体へのマグマ貫入など、噴火の前駆的な変動把握に成功し、実用的な噴火予知の実現に更に近づいた。
地震や地殻変動の定常的観測データ等に基づいたマグマ供給系・熱水系のモデル化が行われた火山では、観測データから噴火に先立つ流体移動をとらえることも可能になった。掘削試料や噴出物の解析及び火山ガス組成測定により、マグマの上昇・脱ガスなどの噴火過程に関する理解が進展した。
火山体構造探査と集中総合観測を同一火山で実施し、制御震源探査と自然地震観測の併用によって探査深度が増大した。また、一部の火山では、地震波速度構造と比抵抗構造から火山直下の熱水等の流体分布を把握した。組織的な地質調査、系統的な岩石の化学分析や年代測定が実施された火山では、長期予測と噴火ポテンシャル評価の基礎となる情報を得た。人工衛星や航空機によるリモートセンシング技術が、地殻変動観測、地磁気観測及び熱やガス測定に有効であることが実証された。
火山活動度レベルの導入によって火山情報が分かりやすくなり、登山規制等の防災対応を円滑にする上で効果があることが、「2004年浅間山噴火」で実証された。「日本の火山ハザードマップ集」が刊行・配付され、また、噴出物の年代や化学分析値のデータベースが整備されつつあるなど、火山防災のための基礎資料の充実が図られた。
大学の地震予知研究のための地震観測網や基盤的調査観測網などの広域地震観測データを用いた地震波速度構造の研究により、島弧火山直下マントルでのマグマの移動・集積について重要な知見を得るなど、地震予知研究との連携が図られた。
平成19年6月の外部評価においては、火山噴火予知の成果の社会的貢献度が高いこと、また、特定の火山では噴火前兆現象の検出が可能になるなど、予知に関して多大な成果を上げてきたことなどが評価された。一方、観測研究の縮小が危惧（きぐ）されることから火山観測・監視体制の維持への対応については具体的な対策の検討が必要であることが指摘された。
我が国で多くの地震が発生し、火山が噴火する原因は、海洋プレートが日本列島下に沈み込み、そのために生じる地殻・上部マントルの構造不均質と力学的・化学的不安定にあり、地震予知と火山噴火予知を目指す研究では、これら地震と火山噴火現象に共通な場の理解を進める必要がある。したがって、地震予知研究と火山噴火予知研究のこれまでの成果に基づいて、新たに両研究が連携して実施できるように、二つの研究計画を統合した「地震・火山噴火予知研究計画（仮称）」として実施することが重要である。さらに、地震予知研究・火山噴火予知研究の成果を、適切な防災・減災対策につなげていくための方策の検討が必要である。
地震予知研究の目標は、地震の発生とその準備過程を理解し、モデル化に基づいた予測シミュレーションとモニタリングを総合化したものとして、「総合予測システム」を構築し、「地震がいつ、どこで、どの程度の規模で発生するか」の定量的な予測を可能とした上で、防災・減災に役立つ精度に高めていくことである。
現在の地震予知研究はこの目標への途上にある。第2次新計画では、プレート境界地震について、地震発生とその準備過程の理解とモデル化が進み、予測シミュレーションモデルの原型が完成し、過去の巨大地震発生サイクルの特徴が再現された。その結果、地震発生場所と地震の規模の予測に一定の見通しが得られたが、モニタリングに基づく実時間データを用いて地殻活動を予測するシステムの構築には至っていない。このため、発生時期の予測に関しては、統計的モデルに基づく長期予測の段階にある。一方、内陸の地震や沈み込む海洋プレート（スラブ）内地震については、発生機構のモデル化が始まった段階である。今後は、プレート境界で発生する巨大地震に対しては、地震に至る地殻やマントルの状態を種々の観測により把握し、現実の地殻活動を予測シミュレーションモデルで予測することによって、地震発生サイクルにおける現時点の位置を推定し、物理的モデルに基づいて予測の誤差を段階的に小さくすることが重要である。
本計画では、これまでの地震予知研究計画の成果に基づき、「地震発生に至る地殻とマントルの活動の理解に基づいて地震発生を予測する」という方針に沿って推進する。プレート境界地震については、予測シミュレーションモデルに観測データを取り込む（データ同化）研究を進めることが重要であり、地殻とマントルの状態の推移予測を試行する必要がある。内陸地震については、予測シミュレーションモデル開発のために、物理モデルの構築を目指す。これまで、主としてプレート境界で発生する地震と内陸の地震を研究計画の対象としてきたが、スラブ内で発生する地震とプレート境界の地震の活動との関連性が明らかになってきたことから、プレートの沈み込みに伴って発生する諸過程を統一的に理解するために、スラブ内地震について新たな研究を開始する。地震発生に至る地殻やマントルの活動を系統的に調べることにより、地震発生に先行して現れる現象の発生機構を明らかにする研究が必要である。
火山噴火予知研究の目標は、噴火の時期、場所、規模、様式及び推移を予測することである。噴火予知の発展段階は大きく三つに分けられる。
段階1：観測により、火山活動の異常が検出できる。
段階2：観測と経験則により、異常の原因が推定できる。
段階3：現象を支配する物理法則が明らかにされており、観測結果を当てはめて、将来の予測ができる。
現在、観測がなされている火山の多くは段階1にあり、活動的で数多くの噴火履歴があり、多項目観測や各種調査が実施されている幾つかの火山でも段階2に止まっていると考えられる。各火山の噴火予知の段階を段階3にまで向上するために、更なる観測網の整備、噴火事例の積み重ね、基礎研究の推進が求められている。そのため、火山噴火予知研究は、火山観測研究の強化と火山噴火予知高度化のための基礎研究の推進を軸にこれまで実施されてきており、本計画においてもこの方針に沿った研究を推進する。
火山監視の強化はこれまで着実に進んでいるが、気象庁が連続観測を実施している火山が我が国の108活火山のうちいまだ30余の火山にとどまっていることなどから、今後も火山監視観測網の強化に取り組む必要がある。大学や研究機関等による観測研究についても、火山噴火の可能性の高い地域におけるモニタリングの重点的な強化や更に研究のための共通基盤的な観測網の整備についての検討も望まれる。また、これらの観測から火山活動の現状を評価し、防災上極めて重要な噴火推移予測を試行するため、予測される噴火の前兆現象や活動推移を網羅した噴火シナリオの作成が必要である。
噴火準備過程に関しては、マグマ供給系を含む地下の構造や状態の時間変化の把握によりマグマ上昇・蓄積過程を解明するとともに、噴火履歴の高精度解読とマグマ発達過程の把握により、中長期噴火予測の高度化を目指す必要がある。また、噴火過程に関しては、爆発的噴火の物理モデルの作成に加え、噴火の推移と多様性を把握するための観測研究の実施が重要である。
このような基礎研究の推進によって得られるモデルや噴火シナリオと、モニタリングによって得られた結果を統合し、火山活動の定量的評価を行う予測システムの構築を目指す必要がある。
地震・火山現象を理解し、発生を予測するためには、長期に亘る継続的な観測データが不可欠であるとともに、今後発生する事象については、可能な限り高精度のデータを取得することが重要であることから、継続的な観測とそれらを実現する体制の更なる整備が必要である。地震予知・火山噴火予知のための総合的な観測研究を実施するには、大学及び関係機関がそれぞれの機能に応じて適切に役割を分担し、連携を強化することが重要である。現在も地震予知研究については、測地学分科会の中に観測研究計画推進委員会を設け、毎年の実施計画の立案、計画の進捗状況の把握、年次報告の取りまとめなどを行っているが、今後は火山噴火予知研究も含めた計画全体を組織的に推進する体制や評価する体制を一層整備する必要がある。また、地震予知連絡会の役割を、地殻活動に関するモニタリング結果を中心とした情報交換を行う場として明確化することも重要である。
国として一元的に地震調査研究を推進している地震本部の「総合的かつ基本的な施策」との整合性を図りながら、本計画に盛り込まれる実施内容が、「新しい総合的かつ基本的な施策」に適切に位置付けられるように努力する必要がある。また、本計画によって得られる基礎的な観測研究の知見が、国の地震調査観測研究の推進に寄与できるよう努める必要がある。
火山噴火予知連絡会は、火山噴火予知に関する研究成果及び情報の交換、全国の火山の活動評価と火山情報の質の向上、火山噴火予知に関する研究・観測体制整備の施策の検討を任務としており、火山噴火予知研究推進の上でその役割は極めて重要である。今後もその機能の強化が必要である。また、第7次火山噴火予知計画のレビューや外部評価報告書で抜本的な対策の必要性が指摘されているように、火山噴火予知研究を効果的に進めるための体制に関しては、計画の方針・総予算・実行内容を統括する地震本部と同等程度の機能を有する組織を設けることを検討すべきである。そのためには、まず、火山噴火予知連絡会において、基盤的観測網整備も含めた今後の観測体制やデータ流通体制及び研究体制の在り方について検討を始めることが適切である。
平成16年度からの国立大学の法人化により、各大学独自の判断で大学運営が行われるようになったが、地震予知・火山噴火予知のための観測研究においては、これまでと同様、各大学の協力・連携は必須（ひっす）の条件である。各大学の地震・火山噴火関連の研究施設においても、教育や人材養成の機能を確保しつつ、地震予知・火山噴火予知研究のための全国的な連携を維持、発展させる必要がある。こうした連携を図る上で、全国共同利用研究所の役割はこれまで以上に重要なものとなる。同時に、大学の地震・火山噴火予知研究協議会が果たしてきた機能の継続、発展が期待される。地震・火山現象を理解し発生を予測するためには、長期にわたる継続的な観測と研究が不可欠である。そのためには、観測網の継続的な整備とともに、若手研究者の養成・確保が重要である。大学は教育研究環境の向上を図るなど、長期的な視野に立って大学院生の確保に努めるとともに、観測研究を生かした教育活動を継続する必要がある。
なお、大学の高感度地震観測網については、地震本部の基盤的調査観測計画との調和を図りながら、大学が担うべき観測研究へ一層重点を移していく必要がある。また、大学の火山観測網については、必要に応じて再編を検討しながら更なる強化を図り、大学が担うべき、噴火準備過程や噴火過程を理解するための観測研究へ一層重点を移していく必要がある。しかしながら、火山については地震調査研究のような基盤的観測網が整備されていないことや上記のように監視観測が不十分な火山が多いことから、当面は火山活動度評価のための監視観測を支援しながら、観測技術・解析手法の開発を継続してモニタリングの高度化に貢献する。
科学技術・学術政策局政策課
-- 登録：平成21年以前 --