資料1 一、現状認識と今後の方針  二、本計画策定の方針(案)

一、現状認識と今後の方針

1.現状認識

○ プレート沈み込み帯に位置する日本列島では,これまで,地震や火山噴火による災害が度々発生してきた。1995年兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)では,建造物崩壊や火災により6000人以上が亡くなり,2011年東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)では,津波による死者・行方不明者が2万人近くに上った。2000年三宅島噴火は約4000人の全島民に長期島外避難を強いた。

(2011年東北地方太平洋沖地震)

○ 特に,東北地方太平洋沖地震の震源域での地震発生については従来から危惧され,これまで多くの調査研究が行われたが,その規模がマグニチュード9に達する超巨大地震となる可能性については十分には追究されていなかった。研究計画の問題点は以下のようにまとめられる。

  •  プレート境界の巨大地震発生機構に関して限られたモデルに固執していた。
  •  観測環境の厳しい海溝付近の観測網を整備するには至っておらず,プレート境界での滑り特性を十分なデータから理解することができていなかった。
  •  史料や津波堆積物の調査研究等の広い研究分野の成果の活用が不十分であった。
  •  発生間隔が数百年以上の低頻度であっても極めて甚大な災害をもたらす地震や火山噴火の研究への取組が不足していた。
  •  行政機関等と協力して地震や火山の研究成果を防災や減災に役立てることを十分に考慮した研究計画になっていなかった。

これらに対応するために,平成24年11月に観測研究計画の見直しを行い,超巨大地震に関する観測研究が強化されたが,計画の残り期間が短いこともあり,全ての問題点には対応はできていない。

(外部評価)

○ 平成24年10月に「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」の外部評価が行われ,地震や火山噴火の災害の多い我が国において,地震火山現象の科学的な研究成果を防災・減災につなげていくことは重要であるとされた。学術的には,国際的に見ても重要な研究成果が挙げられていることは評価されたものの,以下の課題が指摘された。

  •  国民の命を守る実用科学としての地震・火山研究の推進
  •  低頻度ながら大規模な地震及び火山噴火に関する研究の充実
  •  研究計画の中・長期的なロードマップの提示
  •  世界的視野での観測研究の一層の推進
  •  火山の観測・監視体制の強化
  •  研究の現状に関する社会への正確な説明
  •  社会要請を踏まえた研究と社会への関わり方の改善

また,40年以上もの履歴を持つ予知に関わる計画の抜本的見直しが必要であるとされた。

 

以上を踏まえ,かつ以下に記述する経緯と成果に鑑みて,本計画は,防災,減災に貢献できる科学的研究計画として機能すべきであり,そのような転換点にあると認識する。

2.地震及び火山噴火予知のための観測研究のこれまでの経緯と成果

(地震・噴火予知研究のこれまでの経緯)

○ 過去40年有余,地震や火山現象に関する学術研究を推進し,その成果を地震や火山噴火による災害の軽減に生かすことが,地震・火山研究者の責務であるとの考えの下,計画を推し進めてきた。
○ 地震予知は防災・減災に効果的であるという認識の下,地震予知のための観測研究計画が進められてきたが,これまでに大地震の短期的予知には成功していない。
○ 昭和40年度に開始された第1次計画から平成6年度に開始された第7次計画まで,高感度地震観測網,地殻変動観測網を整備し,前兆現象の観測に基づく地震予知に力を注いだ。平成7年に発生した兵庫県南部地震を契機にそれまでの計画を総括した際に,前兆現象の発現様式は複雑多様であり,その多様性の中に系統性が見いだせるほどにはデータが蓄積していないとされた。
○ 平成11年度から開始された新計画では,地震発生に関する基礎的研究を重視し,地震発生のモデルと観測データに基づいた地殻活動の推移予測を目指して研究を進めてきた。地震に先行する現象の観測事例が増加し,地震現象の理解は深まったものの,地殻活動予測の実現には至っていない。
○ 高密度の地震,測地観測網により,ゆっくり滑りや低周波微動などが発見され,プレート境界滑りの多様性が明らかになった。また,それらの物理過程についても理解が進展し,プレート境界型大地震の発生過程との関連についても研究が進められている。
○ 昭和49年度に開始された火山噴火予知計画では,火山周辺の観測網の整備と実験観測の推進が図られた。稠密(ちゅうみつ)な多項目観測が実施されている幾つかの火山では,噴火に至るまでの現象や,噴火の直前の現象が確実に捉えられるようになった。また,噴火現象の理解が深まり,火山噴火予知のために重要な知見が蓄積された。
○ 火山監視体制の強化とこれまでの研究成果に基づき,有珠山や三宅島などでは噴火発生の事前予知が実践された。また,平成19年より,防災機関や住民が取るべき防災対策と連携した噴火警戒レベルが火山ごとに順次導入されている。
○ しかし,噴火の規模や様式,活動推移の予測に成功するまでには火山噴火の理解は進んでいない。例えば,2000年三宅島噴火の山頂カルデラ形成や火山ガスの長期噴出を活動初期に予測できなかった。また,2011年新燃岳の噴火規模,様式の予測に成功しなかった。
○ 平成21年度からの計画では,地震予知研究と火山噴火予知研究が統合され,共通の地球科学的環境で発生する地震と火山噴火の相互作用の研究が始まるとともに,観測基盤の有効利用が進められた。

(今後につながる成果)

○ 地震及び火山噴火を原因とする災害に立ち向かうことを宿命付けられている日本では,予知という観点から防災・減災に資するべく計画が推進されてきた。以下にそれに関わる成果を例示する。
○ 地震の発生機構,断層モデル,地震波伝播過程等の研究が進展し,科学的な理解に基づき,地震の長期評価や,地震による強震動・津波の予測が行われるようになった。
○ 防災・減災に活用可能な地震現象の研究成果が得られるようになってきた。

  •  陸域の高密度な地震及びGPS 観測網に加え,震源域直上の海底地震計や海底地殻変動の観測とそのデータ解析手法開発により,東北地方太平洋沖地震など多くの地震の詳細な滑り分布や,本震発生に至る過程のかなりの部分が短期間に解明された。特に,近年実用化された海底地殻変動観測の貢献は大きく,今後も,プレート境界のひずみ蓄積過程の解明や地震発生ポテンシャル評価等での利用が期待されている。
  •  東北地方太平洋沖地震で発生した巨大津波は,海底に敷設した海底ケーブルセンサーにより沿岸到着の約20分前に捉えられていた。太平洋岸に海底ケーブル観測網が敷設されると同時に,海底津波計や沖合津波計の観測データから逐次的に対象地域の津波波高を推定して津波を即時に予測する手法の開発が進められている。
  •  陸域のGPS観測網の即時解析から,超巨大地震の規模を短時間で正確に推定できる手法が開発され,地震動や津波の即時予測等の防災情報高度化への実用化が進められている。
  •  地球物理学的多項目観測及び物質科学的調査に基づく火山活動のモニタリングが進み,マグマ蓄積や火道浅部活動の理解,噴火過程の評価が行われるようになった。
  •  噴火規模や様式,推移の予測に関する新たな研究成果が得られるようになってきた。
  •  富士山の火山体構造とその活動史の解明が進み,地殻中・深部のマグマの混合により,マグマの多様性や噴火様式の違いが生じることが明らかとなった。マグマ特性の物質科学的分析を進めることにより,火山噴火活動の予測などにつながることが期待されている。
  •  小規模な噴火現象の発生時間や規模,様式と,山体膨張などの先行現象との間の相関が得られた。限られた事例ではあるものの,噴火予知に重要な新たな経験則として利用できることが期待されている。
  •  噴火履歴の解読や近年の地震・地殻変動データに基づき,三宅島や桜島,伊豆半島東部火山群,霧島山新燃岳などの火山について,火山噴火シナリオの高度化が図られ,火山活動推移の俯瞰(ふかん)的理解に基づく防災対策に役立った。
  •  伊豆半島東方沖では,マグマの貫入による地殻変動と群発地震活動度の関係が明らかになり,火山活動が地震活動に及ぼす影響についての理解が進展すると同時に,地震活動情報の発表に応用された。

3.観測研究計画の長期的な方向

(基本的考え方)

○ 今後の計画は,国民の生命と財産を守るための災害科学の一部であるとみなすべきである。一旦発災すると被害が甚大となる地震・津波・火山噴火による災害を軽減するためには,長期的展望に基づき,災害を起こす原因にまでさかのぼった理解に基づく方策を探る必要がある。地震発生・火山噴火を抑止することはできないことから,社会が災害を想定して備えることが予防措置の基本になる。このために,災害発生の場所,規模,時期,推移を予測することが重要である。このことから,引き起こされる災害を念頭に置いて自然現象である地震発生や火山噴火の特性を理解することは,災害予測の基本である。さらに,地震発生や火山噴火を予測できれば,災害予測に極めて有用であることから,地震及び火山噴火予知を目指した研究計画を継続的に進める必要がある。
○ 計画実施に当たり,現状認識にあげられた課題をまとめると,以下のようになる。(A)国民の命を守る実用科学としての地震・火山研究を推進すること,(B)低頻度大規模現象について取り組むこと,その際,地震発生サイクルの長さを考慮して,歴史学,地質学の関連研究分野と協力して研究を推進すること,(C)計画の中の中長期的なロードマップを提示すること,(D)研究成果を防災・減災に生かすため防災学,社会科学等の関連研究分野と協力して研究を推進すること,(E)研究と社会への関わり方を改善すること。

(実用科学)

 ○ 指摘された「実用科学」を,本計画では,最先端の地震・火山研究の科学的知見を基に,防災・減災に貢献することと捉えて,計画を策定した。それを実行するため,自然現象である地震火山現象の理解を深めつつ,地震や火山噴火の発生の予測を目指した研究を継続的にかつ着実に実施する。加えて,強震動や津波,降灰や噴石など災害を起こす現象の即時予測を含めた予測研究を推進する。
○ 大地震の発生時期を予測することは現段階では難しいが,釜石沖の繰り返し地震の発生時期・規模の予測や伊豆東部のマグマ貫入による群発地震の活動予測など非常に限られた事象ではあるものの,地震発生予測に関連した新たな成果が生まれている。また,多様な火山噴火現象を予測することは現段階では難しいが,火口近傍での噴火直前の地殻変動観測により,噴火規模の予測に結び付く可能性の高い新たな知見も得られている。このような事例を参考に,地震発生と火山噴火予測を目指した研究を行う。その際,限られたモデルや方法論に固執せず,多様なデータ,手法,モデルを考慮して,地震・火山現象の物理・化学過程の理解に基づく地震発生や火山噴火の予知・予測の研究を進めると同時に,十分な精度を持つ観測データに裏付けられた経験則も活用する。
○ これまでの計画で開発された海底地震計や海底地殻変動観測装置は,政府が整備する日本海溝海底観測網に利用されている。また,津波浸水域を高精度に逐次的に予測する手法や,GNSSリアルタイム処理による巨大地震の震源域の即時予測が可能になり,実用化を目指している。さらに,予知研究の成果を基づく噴火シナリオを活用した噴火警戒レベルが一部で導入された。このように,地震・火山噴火予知研究の成果の一部は,これまでも防災・減災に役立てられている。今後は,研究で得られた地震や火山噴火に関する知見を,組織的に防災・減災に活用することに努める。

(低頻度大規模現象)

○ 低頻度で大規模な巨大地震や大規模噴火現象は,未知な部分が多く,それらに起因する災害の軽減を図るためには,その発生機構の解明が必要である。東北地方太平洋沖地震の発生機構を理解し,また,この地震が隣接域の地殻活動に及ぼす影響を研究する。また,南海トラフの巨大地震の特性を科学的に解明する。大規模噴火は,近年日本では発生していないものの,史料や地質データからこれまで繰り返して発生してきたことは明らかである。歴史学や地質学等の研究者と連携し,近代観測開始以前の地震や火山噴火の特性を理解する。また,低頻度大規模現象の事例研究を増やすため,国際共同研究を実施する。

(地震発生予測のロードマップ)

 ○ 地震発生予測,火山噴火予測の実現には,今後も多くの革新的な基礎研究の成果の集積が必要であり,長期的なロードマップを描くことは容易ではない。そのため,研究に優先度を付して進め,それらの実現を目指す。
○ 地震発生の予測については,改善のための方針が比較的明確である長期評価高度化のためのデータ取得や手法開発を優先的に研究する。南海トラフの巨大地震を含め,歴史・地質データなども利用して巨大地震の繰り返し特性を明らかにすることや,理論的な研究等により繰り返し間隔や規模の揺らぎの原因を解明すること,更にひずみ蓄積などの観測データを利用する手法の開発等に取り組む。地震の中短期予測は挑戦的な課題であるが,以下の方針で研究を進める。地震の発生とその準備過程を理解し,物理モデルに基づく予測シミュレーションモデルとモニタリングを総合して,地震を含めた断層滑りの時空間発展の定量的予測を目指す。プレート境界地震については実験的な予測を念頭におくが,内陸地震については予測シミュレーションのための物理モデル構築に研究の重点を置く。また,現在の地震発生に関する理解のレベルを考えると,これまでに得られていなかったデータを取得し,地震予知のために様々な手法を試みることも重要である。大地震発生に至る過程で観測される多様な現象については,過去のものを含め観測データを整理し,これを利用して地震予知に結び付けるための研究を推進する。

(火山噴火予測のロードマップ)

○ 火山噴火の発生や規模・様式の変化,噴出物の挙動を予測し,防災・減災に貢献するために,多様な噴火現象を多項目稠密(ちゅうみつ)観測により地下マグマの動態や噴出物の挙動を正確に把握し,十分なデータに基づく経験則を明らかにする。理論的研究や実験結果,地質学・歴史学的調査による成果も加え,マグマ上昇や噴火過程の物理化学モデル化を進める。正確な噴火シナリオを作成するとともに,それに現れる事象の予測方法を構築することを目指す。2011年に東日本太平洋沖地震が発生し,日本列島における火山活動が活発化に向かう可能性が高い。そこで,火山活動を俯瞰(ふかん)的に理解し,噴火現象の分岐過程の研究にも資する,噴火シナリオの高度化を推進するとともに,防災・減災に有効な噴火事象を重点的に研究し,予測方法の構築を進める。また,新たな噴火の可能性がある場合には,噴火シナリオの作成や再構築を図り,観測体制の強化により得られる最新のデータを基に火山活動状況を把握し,防災・減災に貢献できるよう科学的情報を関係機関に発信する。

(関連分野との連携)

 ○ 地震及び火山噴火等の自然現象である災害誘因だけでなく,地形・地盤等の環境や人間社会が作り出す災害に対する脆弱(ぜいじゃく)さによる災害素因により,災害の大きさが決まる。本計画を災害科学の一部として捉えた場合,これまで実施してきた災害誘因としての地震及び火山噴火研究に加えて,災害素因の理解が必要となる。このため,防災研究者や社会科学研究者との連携を図り,災害誘因予測の研究を推進する。
(計画推進のための体制の整備)
○ 国民の命を守る実用科学としての地震・火山研究を推進し,成果を防災・減災に効果的に役立たせるためには,地震火山現象の理解とその予測を目指した研究を継続的に行うことが重要。研究の推進には,継続的な観測とそれを実現する体制が必要。
○ 本計画を推進し,成果を社会の防災・減災に効果的に役立てるため,計画の参加機関が役割分担し,連携を強化することが重要である。特に,法人化以降独立性が高くなった大学は,予知協議会の機能を強化し,大学間の連携を強化する必要がある。
○ 地震発生・火山噴火の仕組みには未解明なことが多いので,長期的視点に立った観測研究が必要である。さらに,地震発生・火山噴火への基礎的な理解が,地震発生・火山噴火予測に結び付くような実施体制が必要であり,それを実現するために研究基盤の整備に努める。
○ 観測・研究の推進と成果の利活用のために,データ流通体制,データベースを整備する。また,この計画で多くの研究者が共通に利用する観測機材については,共同利用・共同研究拠点の機能を活用して,共有化を図る。さらに,現在の技術では困難に見える観測や解析の新展開を図るため,新たな技術開発を行う。
○ 地震や火山噴火現象の推移を理解し,予測するには,近代的な観測の実施期間が短すぎることから,過去の事例を調査する歴史災害研究を行うことが不可欠である。また,本計画が災害科学に貢献すべきであるという認識から,理学だけではなく工学,社会科学等の関連研究分野との連携体制が必要である。(そのため,本計画の中枢を担う,東京大学地震研究所は,自然災害の総合防災学の共同利用共同利用・共同研究拠点,日本史史料の研究資源化に関する研究拠点と共同研究を実施する。)
○ 長期的な展望の下に,防災力の高い社会に変えていくための研究と業務に携わる人材の養成を行う。
○ 研究成果を社会に還元するために,研究成果が適切に理解され実際の防災・減災に活用されるため,その内容を分かりやすく社会に伝えるための組織的な活動が必要。更にそのための人材の確保と人材の交流を図る必要。
○ 低頻度の災害とその誘因の研究をするためには,日本だけでなく海外の他の地域の事例を研究するために,国際的な共同研究を行う必要がある。同時に,災害の軽減という観点から,本計画の成果を外国特にアジアの諸国の地震・津波,火山災害の軽減に役立たせることは,災害科学の先進国である我が国の責務である。

 

二、本計画策定の方針

1.本計画推進の基本的考え

○ 前章の計画の長期的な方向で述べた考え方に従い,地震発生・火山噴火予測の研究,地震・火山現象が引き起こす災害予測に資する研究,及び地震・火山現象の包括的な理解を目指した研究を行う。ただし,包括的な理解を目指す研究では,低頻度大規模の地震火山現象など甚大な災害を及ぼす事象や,予測の基礎を作り出すなど優先度の高い研究を中心に推し進める。このような考えの下,今後5年間の計画を策定した。
○ 本計画では,地震,津波及び火山噴火災害を引き起こす根本的な原因は,地震発生・火山噴火であるという認識から,まず災害誘因である地震と火山噴火の仕組みを自然科学的に理解する研究を行う。次に,科学的理解に基づき予測する手法や技術を開発する。さらに,地震の揺れや津波,噴火など災害誘因としての自然現象を事前に及び即時的に予測・評価する研究を進める。これらの観測研究を進めるためには,長期的な取組と,成果が防災・減災に効果的に利活用される必要があることから,計画実施体制を整備する取組を推進する。
○ このような考え方の下,以下の研究を実施する。
(1)「地震・火山現象の解明のための研究」では,地震・火山噴火の予知・予測の研究や災害予測の基礎とするために,これまでに発生した地震や火山噴火の特性を解明し,地震や火山噴火が発生する場や地震火山噴火現象の物理・化学過程を解明する。

(2)「地震発生・火山噴火の予測のための研究」では,多様なデータや考え方を取り入れ,地震や火山噴火の発生を予測する手法を開発する。物理・化学的過程に基づく演繹的手法や先行現象の観測事例に基づく帰納的手法を用いて,予測を目指す。
(3)「地震発生・火山噴火による災害誘因の予測のための研究」では,地震や火山噴火がどのように災害をもたらすかを解明し,それらを災害誘因と捉えて,地震・火山研究を災害軽減に役立てることを目指す。地震学・火山学的な手法により災害誘因を予測する研究を推進するとともに,これを災害軽減に結び付けるための研究を行う。
(4)「研究を推進するための体制の整備」では,関連機関,研究分野と連携を取りながら,計画の進捗状況を把握して研究を効果的に推進する体制を構築し,観測網やデータベース等の研究基盤を整備・拡充する。研究者・技術者の育成,国際共同研究,予知を目指した研究の現状を知ってもらうための取組を組織的に行う。

 

2.本計画の概要

1.地震・火山現象の解明のための研究

地震発生や火山噴火を予知・予測するためには,これまでの地震や火山噴火がどのように発生に至ったかを解明しなければならない。また,地震か火山噴火が引き起こす災害予測ために,その原因となる現象を知ることも必要である。特に,発生すると甚大な被害をもたらす低頻度大規模の地震・火山現象は,長い発生サイクルであることから史料・考古・地質データの収集から始め,近代的な観測データを統合して,その全体像を把握する。地震・火山噴火の至る過程を理解するためには,現象が発生する地学的環境を知る必要があるため,地震・火山発生場の研究を行う。また,地震・火山噴火現象の知見を,予測に生かすため,観測,実験,理論的研究を総合し,地震発生・火山噴火過程のモデル化の研究を行う。特に,本列島規模で大きな応力変化を引き起こした東北地方太平洋沖地震,過去の南海トラフ地震に関する地殻活動の研究は重点的に行う。

(1) 地震・火山現象に関する史料・考古・地質データの収集と整理

歴史地震・噴火に関わる史料データのデータベース化と校訂・解釈作業を進める。その際,広い意味での災害史データにも目を配って史料の新たな収集を強化する。地震・噴火災害の考古データの集約は相対的に整備が遅れており,データベース化に留意しつつ収集を強化する。さらに,地震・噴火現象に関係する地質データの調査・分析を進める。

(2) 低頻度大規模地震・火山現象の解明 

文献史料,考古学的な発掘痕跡,地質調査データなど歴史地震に関する諸データと近代的な観測データを対比・統合することによって,歴史時代における地震・噴火・津波の個別的な具体像を明らかにする。大規模地震や火山噴火について,日本国外で発生したものも含め,主に近代的観測データの解析に基づき発生機構を解明する。特に,2011年東北地方太平洋沖地震については,その発生機構や津波励起過程,余効活動の解明を進める。また,南海トラフで発生したこれまでの巨大地震や現在の地殻活動について研究する。

(3) 地震・火山噴火発生場の解明

 地震の震源過程,非地震性滑り過程,構造等の調査や岩石実験,数値シミュレーションにより,プレート境界地震発生に影響を与えるプレート境界の摩擦特性や応力の不均一性を解明する。海洋プレート内部の構造や応力場を明らかにし,アウターライズ地震やスラブ内地震の発生機構を解明する。地殻内の非弾性変形,流体の存在,複数断層の相互作用等に着目し,各種観測データや岩石実験等を利用して,内陸断層への応力集中機構を調べ,内陸地震発生の物理モデル構築を進める。また,火山体及びその周辺構造と応力状態の調査を行い,火山噴火機構や火山と地震の相互作用を解明する。東北地方太平洋沖地震及びその余効変動による大きな応力場の擾乱(じょうらん)を利用するなどして,地殻の変形特性や応力状態を理解し,これらが地震活動,火山噴火に及ぼす影響を研究する。

(4) 地震発生モデルの構築

これまでのプレート境界面形状,地震波速度等の構造推定結果を収集,評価し,必要に応じて新たな観測を行うことにより,多くの研究者が利用できる現時点での標準的な構造モデルを構築する。この構造モデルと断層の摩擦構成則等を組み合わせることにより,プレート境界や断層の破壊・滑り過程の数値シミュレーションを行うための物理モデルを構築する。

(5) 火山現象の定量化とモデル化

大規模の災害を引き起こすマグマ噴火や,火口付近での人的被害が懸念される水蒸気爆発,強い噴気や火山ガスの噴出を予測するため,火口近傍や山麓,火山周辺において,地球物理学的手法や物質科学的手法に基づいた多項目観測を実施する。これらの観測データと基盤観測データを基に前兆現象の検知と火山現象の定量化を行うとともに,火山の性質や噴火様式に着目し,複数の火山のデータ解析の結果を比較検討する。火山性流体挙動などに関する理論及び実験研究を実施し,データ解析結果と合わせて,マグマ噴火の時空間発展や噴火活動の分岐に重要な物理化学過程の解明を進める。

2.地震発生・火山噴火の予測のための研究

 地震や火山噴火現象の科学的理解を基に,その発生や活動を予測する研究を実施する。地震発生予測では,近年プレート境界の固着状況が観測で明らかになり,数値シミュレーションとの対比が可能になりつつあるプレート境界地震の長期評価に重点を置く。また,中・短期的な予測を目指すため,観測データと数値シミュレーションの比較や統計学的な地震活動評価手法を開発する。また,十分な精度を持つ観測データに裏付けられた地震先行現象の検出も行う。火山噴火予測では,これまでの噴火履歴に基づいて,噴火事象系統樹を作成する。噴火様式,噴火推移の予測を目指して,観測や理論研究に基づき事象分岐メカニズムをモデル化し,観測データから事象分岐の予測を試みる。

(1) 地震発生長期評価手法の高度化

史料・考古・地質データと近年の観測データと統合することによって地震の繰り返し特性を明らかにし,地震の長期評価に活用する。また,プレート境界の固着状態の推定などの観測結果,物理モデルを用いた数値シミュレーション等を地震発生長期評価に活用する方法を検討する。

(2) モニタリングによる地殻活動の理解と予測

基盤観測,海底観測,臨時観測等で得られる地震活動データや測地データ等から,断層の滑りや応力場などの地殻内の変動を推定し,地震・火山現象に及ぼす影響を評価する。物理モデルに基づく数値シミュレーションと観測データを比較することにより,地殻内で起こっている現象を定量的に理解し,予測する手法を開発する。統計モデルに基づく地震活動評価により,地震活動予測実験を行い,その予測性能を統計的に評価する

(3) 地震先行現象に基づく予測

これまでに報告されている多くの地震先行現象について,現象と地震との関係の有意性の統計的評価や物理機構の研究を行う。

(4) 火山噴火事象系統樹の高度化

防災施策の立案や噴火活動の俯瞰(ふかん)的理解のために,歴史記録や近年の噴火活動,最新の地質学的調査結果が十分得られ,火山災害の懸念される火山について,噴火の先行現象から噴火終息まで,可能性のある火山活動や噴火現象の時系列を噴火事象系統樹としてまとめる。

(5) 火山噴火の発生・分岐条件

静穏期からの火山噴火の発生,噴火発生後の噴火様式や規模の急激な変化による被害を軽減するため,現在の火山学的知見及び本研究計画から得られる成果に基づいて,火山活動の変化をより客観的に判断できるよう,多項目の観測データと噴火現象の分岐の関係を明らかにする。災害誘因として重要な噴火現象の分岐も系統的に整理し,現状の噴火予知技術の分析評価とともに,重点的に研究を進める分岐現象をまとめる。

3.地震発生・火山噴火による災害誘因の予測のための研究

東日本 大震災以降,純粋な「学理の追求」のみではなく,社会的な要請に応えた地震・火山噴火における研究の推進が強く望まれている。社会の側から災害事象をみると,地震・火山噴火という自然現象である「誘因」が,自然・社会素因に働きかけ,その作用・影響が顕在化し被害をもたらすことを指す。「素因」とは,地震・火山噴火が創出する「自然素因への作用(地震・火山噴火が引き起こす地形・地盤・海水等への二次的な自然災害)」「社会素因への影響(人間,社会基盤を含む社会ストック・フローへの直接被害)」「社会影響素因への波及効果(都市/まち,経済機能,生活への間接被害)」で構成される。これらを総合的に解明するためには,理学,工学,人文学,社会科学等の知見を有機的につなげた複合領域を確立し,地震・火山噴火研究の成果を効果的に社会還元するために,「過去の事例検証」「事前予測手法の研究」「即時予測手法の研究」「予測情報発信の高度化」「災害発生機構の解明」を実施し,防災・減災に資することを目指す。そのために,関連する多くの研究分野の研究者と連携し,地震・火山現象や災害の基礎情報の啓発や予測情報の利用方法に関する研究も行う。

(1) 事前予測手法の研究

 震源断層,断層破壊過程の推定や伝播過程の計算手法改良等により,強震動と津波の事前予測手法の高度化を行う。火山噴火や山体崩壊による津波についても検討する。また,甚大な被害を及ぼす強震動や火山噴火に伴って発生する地滑り現象の発生ポテンシャル評価と事前予測手法の高度化を行う。

(2) 即時予測手法の研究

 地震発生後の地震波や津波等の観測データから震源特性を速やかに推定することにより,強震動と津波の即時予測手法の高度化を行う。火山噴火や山体崩壊についても,それらの特性を即時推定することにより津波予測する手法を検討する。また,火山噴出物の監視技術の向上と,数値シミュレーションを用いた予測方法の高度化を図る。

(3) 地震・火山災害事例の研究

強震動・大規模噴火などの災害誘因が,地形・地盤など災害の自然素因のみでなく,建造物や諸施設の脆弱(ぜいじゃく)性などの社会素因とどう結び付いて災害を出現させたかを,歴史地震・噴火・津波などの場合を含め長期的視野をもって明らかにする。歴史記録に基づき地震・火山災害の特性や地域性を明らかにし,データベース化を図るとともに,地震 ・火山噴火による災害と社会環境の関係を明らかにする。

(4) 災害発生機構の素因と誘因

誘因である「地震発生・火山噴火」が,自然素因に与える作用力,社会素因の損傷・破壊・途絶に与える影響,社会影響素因の被害拡大・社会混乱に与える波及効果,を検証し,災害発生機構を解明する。それらの関係性において ,「二次災害の抑止」「被害の軽減化」「社会混乱の防止」などの防災・減災に資するための誘因研究の新たなモデルを複合領域で構築し,自然・社会の変化に応じた研究推進を通して,それぞれの研究の社会的位置付けの検証を実施する。

(5) 災害情報発信方法の高度化

災害情報は,平常時における「災害啓発情報」,発災前の「災害予報・警報」,発災直後の「災害情報」,復旧・復興期の「災害関連情報」,で構成される。発災前の「災害予報・警報」に関わる地震発生・火山噴火の予知・予測は,現段階ではデータの総合的判断に基づくことが多く,決定論的あるいは確率付与した情報を発信することは難しく,確度の高い情報を発信することは難しい。このような不確実な予測情報を災害軽減に有効に役立てるための方法を検討する。また,平常時における「災害啓発情報(特に,地震・火山噴火に関わる科学的情報)」,発災直後の「災害情報(特に,地震・火山噴火がもたらす二次自然災害の可能性)」,復旧・復興期の「災害関連情報(特に,当該災害を受けて今後の災害発生の見通し)」についても,災害素因の影響も考慮したリスク・コミュニケーションの方法論を研究する。

4.体制の整備

観測研究の成果が防災・減災に効果的に役立つためには,関連機関との連携の下に,適切な計画実施体制を整備する必要がある。さらに,長い時間スケールをもつ地震火山現象の理解とその予測には,基盤となる観測網の維持・発展を進め,データを継続的に取得するとともに,膨大なデータの効率的運用が重要である。地震・火山災害を軽減するためには,防災研究分野や行政機関との連携を強化し,成果が適切に利活用される筋道を作ることが必要である。また,長い時間スケールで観測研究を実施できるよう若手研究者・技術者の育成に努め,観測事例を増やすために国際的な共同研究を推進するとともに,国際交流を進め,各国の防災研究に学ぶことも必要である。

(1) 実施体制の整備

 国民の命を守る実用科学としての地震・火山研究を推進し,成果が防災・減災に効果的に役立つことのできるような実施体制を作る必要がある。このために,社会の中の科学としての観点から,地震・火山防災行政,自然災害研究全体の中に本計画を位置付けて実施計画を立案する必要がある。さらに,計画の進捗状況を把握し,計画の達成度を評価し,計画実施に関する問題点と今後の課題の整理を行い,次の実施計画に反映させることが重要である。このために,各機関の実行計画に関する情報交換及び協力・連携方策の検討を行い,成果が効果的に利活用される体制を構築する。

(2) 研究基盤の整備

本計画で得られる観測データ等の基礎的資料や構造モデルやソフトウエアを含む研究成果をデータベース化し,これらを共有することにより効率的に研究を進める。基礎データを蓄積するだけでなく,取得したデータを自動解析することにより,解析結果を自動的にアップデートするシステムを構築する。日本全国に展開される地震観測網や地殻変動観測点などの観測基盤を維持するとともに,近年新たな観測研究成果が得られている海域や火口近傍などにおける観測体制を強化する。これらの観測網による超大容量の地震・火山観測データを効率的に流通するためのシステムを構築する。また,関連機関が連携して効率的に臨時観測等を行うための体制を整える。海域や火山の噴火火口近傍,深部高温領域などの観測フロンティア領域(観測困難域)において,安定したデータを取得するための機器開発を行うとともに,地下状態のモニタリング手法や宇宙技術による地殻変動モニタリング等の技術の高度化を行う。

(3) 関連研究分野との連携の強化

地震・火山現象の理解や予測の研究を進めるために,関連研究分野との連携を進める必要がある。近代的な観測の行われた期間は,地震や火山噴火現象の推移を理解して予測するには短すぎることから,過去の事例を調査する歴史災害研究を行うことが不可欠である。また,本計画が災害科学に貢献すべきであるという認識から,理学だけではなく工学,社会科学等の関連研究分野との連携を図る。

(4) 教育及び社会への対応

地震・火山現象は数十年から数百年を超える時間スケールをもつ。そのため,地震・火山噴火の発生予測の方法の構築とその検証には,継続的な観測研究と人材育成が不可欠である。また,物理学,化学,地質学,歴史学などの基礎学問分野だけでなく,フィールド調査や数値計算技術等の幅広い技術の習得が必要である。さらに,地震・火山の専門教育を受けたものが防災行政に携わることは重要である。このような観点から,複数の教育・業務機関が連携し,観測研究を生かした教育活動を継続して,若手研究者・技術者を育成することが必要である。また,防災担当者や国民に,防災・減災に関連する地震・火山現象の科学的知見や,現在の地震・火山の監視体制,予知や予測情報の現状を知ってもらうため,関連機関が協力して,研究成果を社会に分かりやすく伝えるための取組を強化する。

(5) 国際共同研究・国際協力

低頻度の災害とその誘因の研究をするためには,日本だけでなく海外の他の地域の事例を研究するために,国際的な共同研究を行う必要がある。同時に,災害の軽減という観点から,本計画の成果を外国特にアジアの諸国の地震・津波,火山災害の軽減に役立たせることは,災害科学の先進国である我が国の責務である。 

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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)