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．これまでの成果と今後の展望
．これまでの成果と今後の展望 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る。そのような中で，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は極めて高い。
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。
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課題がある。日本列島周辺では，プレートの沈み込みによってプレート境界の浅部では巨大地震が発生し，深部ではマグマが発生する。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，マグマの発生，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。
火山噴火の推移を予測するためには，深部マグマ供給系の解明が必要であり，火山体の深部構造の研究が重要な課題である。内陸の地震発生を理解するための研究でも，火山周辺の地殻構造の不均質性の解明が重要な課題となってきた。今後は，深部マグマ供給系から噴火に至るまでのマグマ上昇・蓄積過程のモデル化を目指すための地殻構造の研究と内陸地震の発生機構を統合的に理解する研究が有益である。
プレート境界の結合状態に関して，地震予知のための新たな観測研究計画で，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，プレート境界では，固着と地震時の急激な滑りの他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。一方，低周波微動は，従来火山地域でよく知られた現象であり，マグマ等の地殻内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行う必要がある。
これまで実施されてきた地震予知のための新たな観測研究計画及び火山噴火予知計画の成果を着実に継承していく必要がある。一方，これまでの研究の進展により，密接に関連した地震と火山に関する地殻及びマントルの現象を総合的に研究する道が開けてきた。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の連携した研究を進める必要がある。
また，大学においては，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日より発足し、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た。
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。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、地震予知と火山噴火予知の計画の全般的な評価を行い両計画が連携して実施していく必要性が指摘された。
また，外部評価において，地震予知研究に関しては，一部の場合を除き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，プレート境界の地震については，位置と規模の予測については一定の見通しが得られたとされ，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，測地学分科会と政府の地震調査研究推進本部（以下，「推進本部」という。）との連携方策を一層明確にすること等の必要性が提言された。
さらに，火山噴火予知研究に対する社会的要請は極めて高いこと，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。
また，若手研究者の確保も含めた人材養成への対応，さらに，国際共同研究の推進と地震・火山噴火予知研究の現状を社会へ説明することの重要性が指摘された。
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。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。
第2次新計画では，地震発生直後から次の地震発生に至る応力増加・集中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，その最終段階で発現が予想される現象の把握を通して，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。
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，プレート境界の結合の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。
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，観測データのほぼ全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。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。
数値モデルによって現実的な摩擦・破壊構成則とプレート境界面形状を考慮した巨大地震発生サイクルの特徴を再現するシミュレーションモデルが実現した。また，GPSと音響測距を組み合わせた海底測位により地殻変動が検出された。
第2次新計画では，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，大学や関係各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，計画の進捗状況の把握，年次報告の取りまとめが行われた。昭和44年に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。
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しく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，いく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りや火道などのマグマ供給系の描画には，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，噴火の様式や規模の予測を含む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することとした。また，こうした研究の成果を防災に役立てるため，大学・関係機関と地方公共団体等との連携を進めることとした。
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，全国に展開された電子基準点は，実時間解析の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，火山ガスなど研究機関が行った多項目観測により，2004年（平成16年）浅間山噴火の際には，火山体へのマグマの貫入などの噴火の前駆的な変動の把握に成功し，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，火山浅部から深部にかけての地震波速度構造が明らかになった。また，一部の火山では，地震波速度構造と電気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，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等，地震予知研究との連携が図られた。
我が国で地震と火山噴火が生じる原因は，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・化学的不安定に基づいている。地震予知と火山噴火予知を実現する研究では，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方策の検討が必要である。
地震の発生とその準備過程の理解，モデル化，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することが，地震予知研究の目標である。
現在の地震予知研究はこの目標への途上にある。プレート境界地震については，位置と規模の予測に一定の見通しが得られたが，時期の予測に関しては一般に長期予測の段階にあり，内陸の地震や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，地震に至る地殻やマントルの状態を常時観測により把握し，地震現象の推移をシミュレーションすることによって，長期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，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，予測実験も試行する必要がある。内陸地震については，数値シミュレーションができるような物理的数値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，内陸の地震を予知のための研究の対象としてきたが，プレートの内部構造の理解が進み，プレート境界と内部で発生する地震の相互作用の解明も研究の対象とすることが可能となりつつあるため，新たに沈み込む海洋プレート（スラブ）内の地震について研究が必要である。
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特有の現象が存在するか否かを明らかにするとともに，そのような先行現象の発生機構の研究が必要である。
火山噴火予知の目標は，噴火の場所，時期，規模，様式及び推移を予測することであり，噴火予知の段階には大きく3つある。
現在，観測がなされている火山の多くは段階1，活動的で噴火履歴があり，多項目観測や各種調査が実施されているいくつかの火山では段階2にあると考えられる。各火山の噴火予知の段階を向上するために，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に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活火山のうち未だ30に留まっていることなどから，今後も火山監視体制の拡充に取り組む必要がある。大学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いて，既設観測網の更新も含め更なるモニタリングの強化が望まれる。
噴火準備過程に関しては，マグマ供給系を含む地下構造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，まずは爆発的噴火の物理モデルを作成すると同時に，噴火の推移と多様性を把握するための観測の実施や噴火シナリオの試作が重要である。
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ことが重要である。
こうした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。なお，その際は，推進本部の下で進められる基盤的調査観測等のデータを活用するなど，推進本部との連携強化を図るとともに，地震予知研究に関する意見交換の場としての地震予知連絡会の役割も重要である。
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、地震調査研究推進本部のような，噴火予知計画の方針・総予算・実行計画を統括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・火山噴火予知観測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。
なお，大学の高感度地震観測網については，推進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。