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六.総括的評価

1.現行計画策定までの経過

(地震予知・火山噴火予知計画の主な成果)

 測地学審議会の建議に基づく地震予知計画は,地震の前兆現象の観測に基づいた地震予知を目指して昭和40年度に開始された。地震や地殻変動などの観測網が整備された結果,地震の起こり方とプレートなどの構造との関係が明らかになるなど,地震に関する理解は着実に進展した。しかし,地震に先行する現象の観測結果は複雑で多様であり,多くの地震で同じように観測された前兆現象は知られておらず,地震予知の実用化への道筋は明確なものにはならなかった。そのような状況の中で1995年兵庫県南部地震が発生し,死者・行方不明者が6400人以上にのぼる阪神・淡路大震災をもたらした。この地震を契機に,それまでの地震予知計画を総括し,地震前兆現象の観測に基づいて地震を予知するという方針を見直した。そして,観測や実験,理論に基づき地震発生機構をモデル化し,地震発生過程全体を解明した上で,地震発生の予測を目指すことにした。このような考え方に基づいた「地震予知のための新たな観測研究計画」は平成11年度に開始され,主にプレート境界地震のアスペリティモデルの発展,地震発生サイクルのモデル化に基づく数値シミュレーションの実現,多様なゆっくり滑りや低周波微動の発見など,国際的にも高く評価されている多くの研究成果が得られた。
 火山噴火予知計画は昭和49年度から,各火山における観測に基づいた火山噴火予知の実用化を目指して始まった。高密度多項目観測網の整備と実験観測を推進した結果,マグマ貫入の時空間変化の把握,火山体の地下構造の理解が進んだ。また,各観測データの時系列をもとに,火山活動や噴火活動の定量的記述がなされ,先行現象と噴火発生との関連性が明らかになった。地質・岩石学的調査に基づき,火山活動の長期評価が行われ,噴火様式とマグマ特性との関連性の理解が進み,起こりうる噴火現象を地図上に示した火山ハザードマップや発生順を示した噴火事象系統樹として防災に役立てられた。また,有珠山や三宅島において観測による先行現象の検知に基づく噴火発生前の情報発信が行われ,災害軽減にも役立てられた。これらの成果は,適切な観測体制のある火山では噴火時期をある程度予測できることを示しており,平成19年より気象庁は,防災機関や住民が取るべき防災対策と連動した火山ごとに異なる噴火警戒レベルの運用を順次開始した。
日本列島で発生する地震と火山噴火は,プレートの沈み込みを共通の原因として発生しており,日本列島域の構造や応力場などの地学的環境の解明は,地震予知と火山噴火予知の両方にとって重要である。また,地震と火山噴火が相互作用する可能性が指摘されており,地震と火山噴火では地球物理的観測手法や現象の物理・化学モデル化でも共通点がある。このようなことから,平成21年度から開始された「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」では,それまで個別に推進されてきた地震予知と火山噴火予知の計画を統合し,地震学と火山学の研究者が協力し,より効率的に研究を進めることになった。地震予知と火山噴火予知の研究計画の統合の成果としては,沈み込み帯におけるスラブからの水の供給とマグマの発生・上昇過程の解明や,伊豆半島東方沖におけるマグマの貫入による群発地震活動の解明と予測などがある。

(東日本大震災)

 「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」を実施中の平成23年3月には東北地方太平洋沖でM9.0の巨大地震が発生し,津波などによる死者・行方不明者が2万人近くに上る東日本大震災をもたらした。それまでの計画では,M9クラスの地震の発生可能性に関する研究は十分ではなかった。また,巨大地震による津波のような災害誘因の予測に関する研究も不足していた。このようなことから,観測研究計画を見直し,超巨大地震に関して当面実施すべき観測研究として,超巨大地震とそれに起因する現象の解明と予測及びそのための新技術開発の研究を実施することになった。津波堆積物の調査に基づいた過去に発生した超巨大地震の解明,地震発生直後にできるだけ短時間で地震の規模を正確に推定する手法の開発,沖合の津波計のデータも活用して津波が沿岸に到達する前に正確に津波を予測する手法の開発などで重要な成果が得られた。

(現行計画の策定)

 「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」の見直しにより,超巨大地震に関する観測研究を強化し成果が得られたが,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ために,計画を抜本的に見直す必要があった。地震・火山噴火の予知に基づいて災害軽減に貢献することを目標としていたそれまでの計画の方針を転換し,地震発生・火山噴火の予測の研究に加え災害誘因の予測の研究も行い災害の軽減に貢献することを最終的な目標とする「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」を平成26年度から開始した。現行計画は,地震発生・火山噴火の予測を目指す研究を継続しつつも,計画の目標を広げ,地震・火山噴火による災害誘因の予測の研究も組織的・体系的に進め,国民の生命と暮らしを守る災害科学の一部として推進することとなった。地震や火山現象の理解にとどまらず,地震や火山噴火が引き起こす災害を知り,研究成果を地震,津波及び火山噴火による災害の軽減につなげることを目指す。そのため,地震学や火山学を中核とし,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,協働して計画を推進する。現行計画は,このような方向転換の最初の5か年の計画と位置付けられた。

2.現計画の成果と課題

(優先度の高い地震・火山噴火に対する総合的な取組)

 東北地方太平洋沖地震,南海トラフの巨大地震,首都直下地震,桜島火山噴火については,本計画実施期間に災害科学の発展に着実に貢献できる見込みがあることや,発生した場合の社会への影響の甚大さを考慮して,総合的な研究として優先して推進することになっている。総合的な研究を推進するために,予知協議会に4つの対象それぞれについての総合研究グループを設置し,関連する課題間の連携協力体制を構築した。
 東北地方太平洋沖地震については,発生から5年余りたっているが顕著な余効変動が続いている。余効変動の観測データなどに基づいた東北地方の粘弾性構造の解明が進められ,物理モデルに基づいた今後の地震発生の予測シミュレーションが行われるなど,重要な科学的成果が得られている。また,この地震で観測されたデータを利用して,津波の即時予測実験などの災害誘因予測の研究が進められ,手法の高度化が実現したことは,地震・火山研究の成果を災害軽減に役立てることができる重要な成果である。この地震の影響は,広域に長期間に及ぶものと思われ,隣接域でのプレート境界大地震やアウターライズ地震発生の懸念がなくなったわけではない。余効変動の観測も含め,この地震の影響を継続して研究する必要がある。また,この地震による津波や地滑りなどによる災害には,土地利用の変化が関係していることが指摘された。災害素因も含めて,この地震による災害の発生機構を解明することは,今後の巨大地震による災害軽減を検討する上では重要な研究である。
 南海トラフ巨大地震については,海底地殻変動観測によりプレート境界の固着の状況の地域性がこれまで以上に詳細に解明されるなど,モニタリング技術の進展による重要な成果があった。南海トラフ巨大地震が発生に至るまでの過程をできるだけ詳細に観測し,その物理的な意味を明らかにすることは,その予測可能性を検討する上でも極めて重要である。拠点間連携共同研究では南海トラフ巨大地震のリスク評価研究を参加者募集型共同研究として実施し,南海トラフ巨大地震の震源や地震波の伝播といった理学研究,地震動や構造物被害といった工学研究,災害情報の発信などの人文・社会科学研究を含む総合的な研究を進めた。南海トラフ巨大地震を対象として,このようにリスク評価に必要な一連の要素を総合したシステムが確立すれば,他の地震などにも適用できる。
 首都直下地震については,房総半島沖のゆっくり滑りの解明,地震動による地滑り発生可能性の研究,史料に基づく江戸時代の大地震の研究,関東平野の地震波伝播特性の研究などの成果は得られた。しかし,首都直下の構造は複雑であり,対象とする地震が多様であるため,地震による災害に関する研究も,やや系統性を欠くものになっており,総合的取組としての成果はまだ十分には得られていない。今後は,まず首都直下で発生する可能性のある地震像を明確にすることが必要である。また,それら地震により引き起こされる可能性のある災害について検討していくべきであり,長期的で計画的な取り組みが必要になる。
 桜島火山については,地震,地盤変動,電磁気,地球化学といった従来の観測に加えて,ミューオンなどの新手法も適用しながら,火山体内部のマグマ活動の高精度な把握に基づく火山活動の解明が進められた。特に,深部からのマグマの供給率と中長期的な噴火活動の様式や規模に関連性が見出されたこと,2015年8月には既存の火道近くに新たにマグマが貫入したことが明らかとなった。また,気象レーダーやライダー観測,GNSS観測による火山灰噴出の把握,数値シミュレーションによる火山灰拡散予測といった災害誘因に関する研究が進むとともに,降灰量による交通網への影響評価も行われた。加えて,噴火事象系統樹を利用した自治体の防災訓練や大噴火時の住民の避難意向調査に基づく行動分析が行われた。以上のように,頻発する噴火を利用した科学的研究の実施と,その成果に基づく将来起こりうる大噴火発生への対策に関する研究が連携して行われている。近傍に鹿児島市街地を抱える桜島は,火山災害の軽減を意識した研究を実施する良いフィールドである一方,来たる大噴火時には,その成果を有効的に利用し,災害をできる限り防ぐためにも,今後も継続して研究を実施する必要があろう。
 以上のように,優先度の高い地震・火山噴火である4つの対象について総合的な取り組みを行ってきた。地震学・火山学的な現象解明・予測の研究から災害軽減に向けての取り組みまでを総合的に検討することにより,研究の取り組み方の違いや研究の不足している部分,災害軽減に貢献する研究の成果を得る難しさの違いなどの課題が明らかになり,今後の研究の進める上でも参考になる点があった。今後,対象とする地震・火山噴火や推進体制についても見直した上で,優先度の高い地震・火山噴火の分野を横断した総合的研究を進めていく必要がある。

(拠点間連携共同研究) 

 拠点間連携共同研究は,地震火山観測研究の成果を災害軽減に役立てることを目標に,「地震・火山科学の共同利用・共同研究拠点」である地震研と「自然災害に関する総合防災学の共同利用・共同研究拠点」である防災研が連携して平成26年度に開始した。両拠点が,予知協議会と自然災害研究協議会という,それぞれが中核となっている研究者コミュニティーが協力して組織的に研究を推進していることは重要である。南海トラフ巨大地震のリスク評価研究は,南海トラフ巨大地震の総合的取組にも大きく貢献している。現時点で開始から2年あまりしか経っていないため,研究成果としては予備的なものが含まれている。しかしながら,複合学術領域としての地震・火山噴火に関する災害科学を発展させるという目的の下,理学・工学・人文・社会科学に至る幅広いテーマの研究課題が立ち上げられ,地震で損傷を受けた建物が余震で倒壊する可能性の評価など,これまでにない新しい成果の芽が現れ始めている。また,異なる分野間で連携研究を進める中で,ライフラインなどのインフラ設備の被害予測など社会が必要とする災害予測情報と,従来の研究成果とに食い違いがあるなどの新たな発見もあった。災害対策を考える現場の視点から,災害軽減を推進するためにどのような研究があるかという観点で研究課題を再構成することも有効だと思われる。また,災害対策に活用される災害リスク評価を実現するには,信頼性のある定量評価が必要であるが,そのためには,災害予測の過程における研究分野の相互(依存)関係の明確化が必須であることも,分野間連携の課題から明らかになった。

(低頻度大規模地震・火山現象)

 2011年東北地方太平洋沖地震に関しては,この巨大地震に先行するプレート境界の滑り過程や,巨大地震発生後の余効変動などについて解明が進められた。巨大地震が地殻活動に及ぼす影響は広範囲にまた長期にわたっており,観測データの解析から広域の物性値の推定などが可能になっている。東北地方太平洋沖地震の発生により,近代的観測データだけからは解明できない低頻度大規模地震・火山現象の研究の重要性があらためて認識された。近代観測以前の地震・火山現象を解明するためには,史料,考古データ,地質データを活用する必要がある。特に,史料・考古データに基づく地震・火山現象の解明では,現行計画から歴史学や考古学の研究者が参加し,地震学・火山学の研究者と組織的な連携研究を開始した。史料,考古データ,地質データの収集とデータベース化は,それぞれ着実に進展している。また,史料と考古データのデータベースを統合検索できるようなシステムが検討されている。現行計画の新たな取り組みとしては,順調に進展しているといえるであろう。利用できる史料,考古データは膨大であるため,今後も継続した取り組みが必要である。また,史料,考古データの分析に時間がかかることを考えると,対象とする地域や時代などについての優先順位を検討することも重要であろう。
 津波堆積物などの地質データベースは,複数の機関で作業が進められている。今後,これら複数のデータベースのデータを統合的に解析できるような仕組みを構築することが重要である。さらに,近代観測以前の地震・火山現象の解明のためには,史料,考古データ,地質データを統合解析すること必要であるため,これを可能にするシステムを構築すべきである。
 史料,考古データ,地質データの収集とデータベース化と同時に,これらデータを地震発生の長期評価の改善や大噴火発生に至る過程の理解に役立てるような手法を開発することが重要である。これまでに,津波堆積物のデータに基づき,17世紀に北海道太平洋沖で巨大地震が発生した可能性の指摘や地質データ分析に基づく奥尻島山体崩壊の年代推定など,史料,考古データ,地質データから過去の巨大地震や大規模噴火の解明の研究は進んでいる。今後,近代観測データや理論的研究と合わせることなどにより,これらデータをより有効に使い,将来の大規模地震・火山噴火の予測に利用するための研究も重要になってくるであろう。

(内陸地震)

 現行計画実施期間中に発生した,2014年長野県北部の地震と2016年熊本地震は,どちらも地震調査委員会で長期評価の対象とされた既知の活断層で発生した。長野県北部の地震は,活動の評価対象よりも短い区間で断層が破壊されたものであった。このような活断層の部分的な破壊を評価する手法を開発することは,今後の重要な課題である。また,2016年熊本地震は,隣接する2つの断層帯が続いて活動し,複雑で比較的長期の地震活動となった。複雑な断層系での地震活動の推移を的確に予測する手法を開発することは,災害軽減に貢献するためにも極めて重要である。
2014年長野県北部の地震については,本震の4日前から前震活動があり,本震発生前に臨時観測点を展開していた。2016年熊本地震は,M6.5の地震の発生から約28時間後にM7.3の地震が発生した。これらの地震活動について,臨時観測データも利用したデータ解析による研究が実施された。今後,前震活動や大きな地震の続発性について,近年の豊富な観測データや統計モデルを利用して地震発生過程の解明や予測につながる研究を進めることが重要である。
 多くの地震の発震機構解を用いた応力場推定や,地震波速度ならびに比抵抗構造の推定などにより,内陸地震発生場の理解は進んできている。その成果を利用して,内陸地震発生の物理モデルを発展させて,観測データと物理モデルに基づいた長期的な活動度評価を目指した研究が必要であろう。

(地震と火山の相互作用)

 大地震や噴火が一旦発生すると,近隣の断層や火山の活動活発化による新たな災害が懸念される。例えば,2011年東北地方太平洋沖地震の発生後に,内陸地震や火山地域の地震活動に顕著な変化が観測された。2016年熊本地震の断層は阿蘇カルデラ内にまで延びており,阿蘇山の火山活動への影響が懸念されている。地震・火山は,地殻内応力などを通じて相互に何らかの影響を及ぼしていると考えられるものの,両者の関係を定量的に調べられる事象は多くはない。少ない事象を多項目観測で漏らさず捉えて定量化するとともに,火山のような特異な構造不均質性と断層運動との関連性に関する理論的な研究をもとに,相互作用の物理機構を丁寧に調べることは重要である。また,過去の近代的データや史料,考古データ,地質データの系統的な解析などを通して,相互作用の有無を網羅的に調べることも必要であろう。

(プレート境界地震)

 海溝型のプレート境界地震については,前計画から引き続き,プレート境界における多様なゆっくり滑り現象の解明やモデル化,海底地殻変動観測による固着域の詳細な推定などで成果があった。測地データ等と物理モデルに基づくデータ同化手法開発の研究も進められており,プレート境界における摩擦特性の推定や,滑りの推移予測実験などが行われている。モニタリングと物理モデルによりプレート境界滑りの推移を予測する研究は,地震発生予測を目指す本計画の柱の一つとして継続すべきである。
 プレート境界には地震性滑りが発生しやすい場所や非地震性滑りが発生しやすい場所などが存在することから,摩擦特性は一様ではないと考えられ,このことを支持する観測結果は現行計画でも多く得られている。プレート境界面の摩擦特性の分布を明らかにすることは,物理モデルに基づくプレート境界地震などの数値シミュレーションでも必須のものである。地震波速度構造と摩擦特性の関係を示唆する観測結果はあるが,両者の定量的な関係は明確になっていない。この関係を明らかにすることは,モニタリングと物理モデルによりプレート境界滑りの推移予測のためには重要である。なお,滑りが地震性になるか非地震性になるかは,その場の摩擦特性だけで定まるものではなく,その場の弾性的特性や動的摩擦特性にも依存することに注意すべきである。岩石の摩擦実験などにより,動的なものも含め摩擦特性の詳細を解明することは重要である。

(スラブ内地震)

 海洋プレート内で発生するスラブ内地震については,2015年小笠原諸島西方沖の深発地震のように,これまで災害軽減のための研究対象としてはあまり重視されていなかった深発地震でも被害が発生することがわかった。また,海洋プレート内地震と構造不均質の関係についても理解が進んだ。海洋プレート内地震の中短期予測は当面困難と思われるため,構造不均質などから海洋プレート内地震が発生しやすい場所を明らかにし,長期予測に役立てることを当面の目標とすべきであろう。

(地震先行現象・地震活動評価)

 地震の中短期予測を実現するためには,地震に先行する現象を観測して適切に評価する必要がある。複雑で多様である地震先行現象の確からしさを明らかにするために,現行計画では観測された先行現象の統計的な評価に重点を置いて研究が進められている。これまでに,大地震発生前に前震活動や地震活動静穏化が現れる割合などを調査した。このような結果を,確率的な地震発生予測に利用できるように,さらに解析を進め,予測手法の開発を進める必要がある。また,他の先行現象についても統計的評価を進めるとともに,様々な先行現象の発生機構を解明する必要がある。将来的には,プレート境界滑りの推移予測のためのモデルのような物理モデルと統合することを目指すべきである。

(火山現象のモデル化)

 多様な火山現象を理解するためには,火山の性質や噴火様式を整理し,類似点や相違点を比較しながら,各現象の相関・因果関係をまとめていくことが必要である。そこで,本計画では,マグマ噴火の卓越する火山,熱水系が卓越し水蒸気噴火をしばしば伴う火山に分類し研究を実施してきたが,両者ともに充実した多項目観測が実施されている火山では,地下の現象の時空間変化や噴煙及び火山ガス放出などの定量化は着実に進んでいる。
 マグマ噴火については,2011年霧島山(新燃岳)の一連の噴火活動に関する研究にあるように,観測データに基づく研究成果に,マグマ火道流モデルや噴出物特性の分析結果を合わせることにより,噴火のメカニズムや様式,またその推移について,定量的な検討も行われるようになった。今後も,理論,物理的観測,物質科学的分析による研究を連携して行うことにより,マグマ噴火の活動特性の定量的理解にとどまらず,予測方法の構築への道筋が見えてくると期待される。
 一方,水蒸気噴火の発生が懸念される熱水系の卓越する火山については,現行計画から本格的に観測・研究に取り組んだ。熱水系の卓越する火山における水蒸気噴火は,噴火の先行現象を捉えた例が非常に少ないことから,火口近傍における多項目観測を実施し,非噴火時における異常活動の発現,あるいは噴火発生に至るまでの先行現象を明らかにすることを目的とした。そのような状況の中,2014年に口永良部島と御嶽山で相次いで水蒸気噴火やマグマ水蒸気噴火が発生した。現行計画で新たに展開する予定であった観測点の設置は間に合わなかったものの,これまでの観測研究計画等で整備した観測網により,貴重なデータを得ることができた。特に,口永良部島では15年ほど前から浅部火山活動が段階的に活発化している中で噴火が発生しており,火山活動の理解には安定した長期の観測が重要であることがあらためて示された。また,御嶽山は噴火の約1か月前から火山性地震などの活動が活発化しており,水蒸気噴火の発生は,中長期的な活動活発化の中で発生することがわかった。しかし,噴火発生までの時間スケールはその時々で大きく異なることから,火山災害を軽減するための危険情報をどのように発信するのか,今後解決すべき重要な課題となった。一方,高精度の地盤変動観測を行うことにより,噴火の数時間から数分程度前から急激な山体膨張が発現することがわかった。噴火の発生直前ではあるが,警報を山頂付近にいる観光客らに伝えることにより,災害を軽減できる可能性が高い。火口付近の複数観測点の設置や観測困難地域での安定的な運用が可能なシステムを開発することにより,課題を解決することができよう。

(噴火事象系統樹)

 噴火事象系統樹は,それぞれの火山で今後起こりうる噴火の特徴を一覧することができることから,防災対策を実施する担当者あるいは住民にとって,火山活動の全体像を理解し,避難計画をはじめとした火山防災を考える上で非常に重要である。また,火山現象が網羅的にまとめられていることから,学術的な視点からも非常に役立つ。今後も,より客観的で,災害軽減に資する噴火事象系統樹の作成が必要である。
 浅間山や有珠山,桜島など,近代的な観測網が整備され,噴火事例がある火山では,噴火活動の推移と観測量の関係が十分に得られることから,噴火現象の分岐の判断に観測量が取り入れられるなど高度化が進んでいる。一方,たとえ観測網が整備されていても,噴火活動が記録されていない火山が多く存在する。このような火山では,事象分岐に確率を付与することは難しい。現行計画で試作した蔵王山のように,地質学データや史料を整理して発生の可能性の大小を示す,また,日本に限らず世界の火山における観測成果を利用するなど,利用できる限りのデータを活用した噴火事象系統樹の作成が必要であろう。これらに加え,マグマ特性や火山体構造をもとに,火山活動が分岐する条件を理論的に調べることで,火山活動や噴火の規模や様式が変化する前に観測される特徴を明らかにし,より信頼度の高い分岐判断の指標を用意しておくことにより,火山活動の活発化の際に有効に利用できよう。

(災害誘因予測のための研究)

 災害誘因予測のための研究は,2011年東北地方太平洋沖地震の発生を受けて新たに本計画で扱われるようになったが,地震発生直後に地震の規模を正確に推定する手法の開発や津波浸水域の即時予測などで大きな進展があった。沖合津波計のデータを利用した津波の即時予測手法は,実用化に向けた開発が進められている。火山噴火に関係するものでも,降灰の拡散範囲の予測に必要な火山灰粒子密度の推定手法の開発等が行われた。このような研究は,地震学・火山学の研究成果が災害軽減に直接役立つものであるため,今後も継続して行っていく必要がある。また,このような研究の成果は,行政機関等で実用化されることに価値があるため,大学,研究開発法人及び行政機関が十分に連携した上で推進することが重要である。
 地震動や津波等の事前予測の研究では,2011年東北地方太平洋沖地震のようなプレート境界巨大地震の地震波放射特性の空間的不均一性や,地震波伝播経路の構造が地震動に及ぼす影響などについての研究に進展があり,津波に影響を及ぼす海溝軸近くの摩擦特性などの研究も行われた。これらの研究は,地震動・津波の事前予測の高度化につながる成果である。また,地震性地滑りの発生メカニズムに関する研究も進展している。これらの研究成果は,構造物被害などの工学的研究や災害情報・災害対応などの人文・社会科学的研究と連携することで,さらに災害の予測の分野で活用することができよう。このような観点から現行計画では拠点間連携研究を推進した。今後も,地震学・火山学の成果を災害軽減に役立てるために,工学や人文・社会科学と連携することが重要である。

(災害事例,災害発生機構,災害情報の研究)

 地震や火山噴火に関する研究成果を災害軽減に役立てるためには,地震や火山噴火といった自然現象の理解にとどまらず,災害素因に関する理解に基づき災害軽減に貢献するための地震・火山研究を推進することが必要であるため,人文・社会科学研究者と連携することにより,現行計画から新たに災害事例,災害発生機構,災害情報等の研究に取り組むことになった。2011年東北地方太平洋沖地震,2014年御嶽山噴火,2016年熊本地震などの国内における近年の地震・火山災害だけではなく,史料に基づく江戸時代の地震災害の研究や,海外の災害事例の研究も行い,地震や火山噴火による被害の状況や復興状況の知見を集積した。地震や火山噴火の発生を防ぐことは不可能であるため,これらが災害を引き起こす過程の理解に基づいて,災害軽減のための方策を検討する研究は今後も重要である。また,災害誘因予測結果などの災害情報の適切な提供の仕方も,地震学・火山学の成果を効果的に災害軽減に役立てるためには重要であることは明らかである。
 現行計画で地震・火山学の研究者と防災に関する人文・社会科学の研究者の連携研究が開始され,両者の相互理解は徐々に進んできている。相互理解が進むと同時に,ともに地震・火山災害の軽減を目指している両分野の研究者間の組織的な交流がこれまで少なすぎたことがわかった。これは反省すべきことである。現状では,地震学や火山学の最新の研究成果が,防災に関する人文・社会科学に十分に活用されているとは言えない。今後,地震・火山学の研究者と防災に関する人文・社会科学の研究者の情報交換をより活発に行うことにより,地震学・火山学の成果をより有効に活用できるよう,研究手法を検討していく必要がある。

3.計画推進体制の強化

(地震本部との関係と火山観測研究の一元的推進体制)

 我が国では,地震防災対策の強化を目標として,地震本部が地震に関する調査研究を一元的に推進している。地震本部が推進する調査研究は,トップダウンで進める特定の地域や地震を対象とした大規模なものになるのに対し,本計画では研究者の自由な発想に基づくボトムアップ研究を推進している。地震本部による地震に関する評価では,本計画の成果が多く利用されていることは,2011年東北地方太平洋沖地震や2016年熊本地震の例からも明らかである。また,本計画による地震の発生過程等の解明の成果は,地震の長期評価や強震動評価の基礎となるものである。地震本部で推進している調査研究の多くは,本計画で開発された観測技術や解析手法を発展させたものである。地震に関する基礎的な理解の進展や新たな観測技術や解析手法は,多様な考え方に基づき,研究者が創意工夫することによって得られることが多いため,国の地震調査研究を継続的に発展させるためには,本計画で行う基礎的な研究は重要である。本計画の成果が国の地震調査研究に有効に活用されるためには,今後,地震本部との連携を一層強化しなければならない。
 火山噴火予知計画に始まる観測研究計画により得られたこれまでの火山研究の成果の一部は,噴火警戒レベルの設定や,気象庁火山噴火予知連絡会において個々の火山の活動評価で活かされてはいる。しかしながら,地震本部のような,火山に関する調査研究を一元的に推進し,本計画で得られた基礎的な成果を組織的・体系的に社会に還元する仕組みが確立していない。また,適切な火山観測設備や監視体制,調査研究について,国全体として方向性を議論し,社会に反映できるよう実行に移す組織がないため,最新の科学的知見を反映した火山防災体制を効果的に実社会に展開できていない。5年前のレビューでもすでに指摘されているが,火山調査研究の成果に基づく火山防災施策の高度化は必要不可欠であり,国が責任を持って今後の研究戦略と成果の普及展開について考える火山調査研究の組織・体制を検討する必要がある。一方,火山活動や噴火活動は多様であるため,火山噴火現象の理解や発生を予測する技術の開発は,トップダウン的に組織だった研究だけで行えるわけではない。今後,研究者の自由な発想に基づく本計画のようなボトムアップ型の研究も十分進めることが不可欠である。

(本計画の推進体制)

 本計画は,地震火山部会において計画の進捗状況を把握し,成果の取りまとめを行っている。今後も,地震火山部会において,各年度の成果を把握し,計画の方針を確認した上で,計画を推進していくべきである。地震火山部会で各課題の進捗状況を常時把握するのは難しいため,予知協議会企画部と拠点間連携共同研究委員会が常時活動し,計画全体として成果があがるように,課題間連携等を図っている。平成26年度には予知協議会に史料編纂所などの地震・火山学以外の関連分野の研究組織が参加することになり,平成28年度からは,大学のほか,行政機関や国立研究開発法人等の計画に参加する全機関が予知協議会に正式参加することになったが,全機関がこれまで以上に密接な連携のもと計画を進めていく上では望ましい。また,企画部内に戦略室を設置し,異なる研究分野間の連携強化のため,合同研究集会の企画等の取り組みを行っている。各年度末には成果報告シンポジウムを開催し,計画の参加者が全体の進捗状況を理解して研究を進められるようにしている。地震学・火山学の成果を災害軽減につなげるためには,このような活動を今後も継続して行っていくことが重要である。また,大学等による基礎的研究の成果を行政等で活用するために,予知協議会において計画参加機関の間での情報交換を活発に行い,それぞれの機関の目的や強みを考慮して,計画を推進していくことも重要である。

(基盤的な観測の維持,発展)

 これまでの地震・火山噴火の現象解明や予測及び災害誘因予測の研究には,高感度地震観測網などの地震や地殻変動の基盤的観測網が大きく貢献してきた。南海トラフにおける地震・津波観測監視システムや,整備が進められている日本海溝地震津波観測網や海底地殻変動観測によって,これまでは高精度の観測が難しかった海域の地震,地殻変動をより正確に把握できるようになってきているため,特に,海溝型地震についての現象解明や予測及び災害誘因予測の研究の加速が期待できる。地震・火山現象の解明と予測のためには,現象の推移を把握することが重要であるため,長期間安定して観測データを取得することが必要である。特に,発生が懸念されている南海トラフ巨大地震については,発生に至るまでの詳細な過程を観測することは,巨大地震の予測可能性を検討する上でも極めて重要である。
 火山における多項目観測データは,火山研究だけでなく,適切な噴火警戒レベルを設定するためにも不可欠である。また,長い時間をかけて変化する火山活動を把握するためには継続的な観測が不可欠であり,その観測基盤は国が責任をもって整備維持する必要がある。現在,火山の観測は,国の機関や研究開発法人だけでなく,火山噴火予知研究計画の中核を長年担ってきた国立大学法人に強く依存している。しかしながら,国立大学の法人化以降,定常的な観測設備や人材に対しての予算を十分に確保することができず,過去に整備された高精度な観測施設さえも更新ができないため,十分なデータが得られなくなりつつある。2014年御嶽山噴火発生などを受け,火山観測点の整備や拡充も一部で進んでいるものの,一元的推進体制がなく各省庁間での調整が十分ではない。設備だけでなく観測を維持する人的,予算的資源の確保を含めた中長期的な視点に立った火山の基盤観測体制の整備が必要である。
 地震の発生直後には,余震や余効変動などの活発な地殻活動が発生する。また,火山活動の活発化や噴火活動中には,火山性地震の活発化や山体膨張が起き,多様な噴出物が放出される。地震活動や火山活動の推移予測のためにも,現象のより正確な把握が必要である。そのため,このような時には,必要に応じて,迅速に臨時観測を行ってきた。また,定常観測点では検出できないような詳細な構造や活動を解明するために,臨時観測を行ってきた。このような観測を行うために必要な観測機材や人的資源,機関間の連携を含めた観測体制を常に整備しておくことも重要である。

(データベース・データ流通)

 地震・地殻変動等の定常観測データについては,多くのものが広く流通し,多くの研究者により利用されることにより研究に役立っている。流通するデータは年々増大しているため,データ流通システムの維持・拡充は今後も着実に行っていく必要がある。
 本計画で得られた臨時観測等のデータや解析結果などの成果は,必ずしも多くの研究者が使いやすいような形で公開されているわけではない。これらデータを公開し,多くの研究者が利用できるようにして,研究を加速することを目的に,これらをデータベース化し,研究者間で共有する仕組みの構築を目指してきた。しかしながら,このようなシステムの構築は必ずしも順調に進んでいない。一方,これまでに蓄積されたデータは膨大であり,これらすべてを公開することが現実的とは思えない。このようなデータベースの構築・維持のためのコストも考慮した上で,データを広く公開する方向に進めるべきであろう。

(技術開発)

 地震・火山現象の理解を進めるためには,これまで以上に精度の高い観測や,観測が困難な場所でのデータ取得,観測データからのノイズ除去など,観測・解析技術の高度化が重要なことは明らかである。本計画でも,これまで継続的に観測・解析技術の開発を進めてきたが,その重要性は今後も変わらない。海底観測技術,宇宙測地技術,地下状態のモニタリング技術などでは,技術開発研究者と地震・火山現象の研究者とが密接に連携を取り開発を進めていく必要がある。また,災害軽減に資する技術の開発という点からは,地震・火山災害発生時の災害情報発信技術などについても検討を進めていく必要がある。

(教育・人材育成) 

 多様な地震・火山現象や,それらによる災害の発生機構も,実社会に応用できるまで学問が進展しているわけではない。そのため,我が国あるいは世界の地震・火山災害の軽減を図るためには,地震・火山現象や災害を研究する人材及び高度な知識を有し防災業務に携わる人材の育成が必要である。これらの人材の継続的な育成には大学院生の確保が不可欠であるが,昨今,大学における博士課程進学者が減少している。この問題は必ずしも地震学,火山学分野に限ったことではなく,他分野にも共通する課題であり,大学院生に対する経済的支援や博士号取得後の活躍の場の確保など,博士課程進学者を増やす施策を実行することが求められる。地震学や火山学分野における人材育成については,地球のダイナミクスを追究する学問としての魅力,予測科学としての面白さ,災害軽減に貢献する学問としての広がりを伝えることは当然のこととして,国や地方自治体で地震・火山防災施策を担う人材,また,民間企業等で防災関係の業務に従事する人材の拡充を社会に強く働きかける必要がある。このような取り組みが,国の防災力を高めることにつながることから,大学の教育や研究開発法人,国や地方自治体の機関で実施されているシステムを有機的につなげ,また,改良し,効果的な人材育成体制を作ることが必要であろう。例えば,火山学分野について,火山災害警戒地域に設置される火山防災協議会に,関係自治体や気象庁等の国の機関の他,火山専門家が参加することが求められている。現在,文部科学省の委託研究として火山人材育成コンソーシアム事業が立ち上げられているが,次世代の研究者を育成すると共に,国/地方自治体などの防災関係の組織に専門家を派遣できるような教育システムも構築していくことが求められる。

(社会との共通理解の醸成と災害教育)

 地震学・火山学の成果を災害軽減に役立てるためには,防災業務に携わる自治体職員や被災地になる可能性のある地域の多くの住民に,地震学・火山学で得られる災害に関する知見を理解し活用してもらうことは重要である。これまでも,各機関において国民や自治体の防災関係者らを対象に,講演会等を開催し,地震・火山噴火予測の研究の現状や,地震・火山災害などについて理解してもらうための活動を行ってきた。このような活動は,特に大学においては,個々の研究者の努力に負うところが大きく,計画全体として組織的に行ってきたものではなかった。現行計画では,予知協議会の主催などで一般向けのシンポジウムなどを積極的に開催するようになった。例えば,南海トラフ巨大地震対策の検討に関連して開催したシンポジウム「南海トラフ巨大地震の予測に向けた観測と研究」や,熊本市で開催した「熊本地震シンポジウム」である。また,これまでは研究成果や知識の伝達方法についてのノウハウの蓄積もほとんど行われなかった。必ずしもわかりやすいとはいえない地震学・火山学の成果を理解してもらい防災のために役立ててもらうために,現行計画では人文・社会科学研究者と共同して効果的に伝えるための取組を始め,予知協議会のパンフレットを作成した。今後,これらの取組の成果を評価して,研究成果をより効果的に伝えるための研究を進める必要がある。
 内閣府での南海トラフ地震対策や全国の活火山の火山防災協議会など,国や地方自治体の地震・火山防災対策の検討には,本計画に参加する研究者が多数参加し,また,本計画の成果が利用されている。今後も,防災対策の基礎として貢献することを意識して計画を進めていくべきである。

4.現計画の総括的評価と今後の展望

 現行計画は,地震発生・火山噴火の予測を目指す研究を継続しつつも,計画の目標を広げ,地震・火山噴火による災害誘因の予測の研究も組織的・体系的に進め,国民の生命と暮らしを守る災害科学の一部として計画を推進するという方針転換の最初の5年と位置付けられている。そのため,地震学や火山学を中核とし,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,協働して計画を推進することになった。実際に,歴史学,考古学,防災に関連する人文・社会科学の研究機関が計画に参加するようになったほか,地震研と防災研の拠点間連携研究の実施により工学も含めて関連研究分野の研究者が参加することになった。これらの取り組みにより,地震学や火山学の研究者と関連研究分野の研究者の交流の機会は大幅に増加し,相互理解が大きく進んだ。しかし,両者による共同研究は萌芽的なものが多く,今後さらなる発展を目指さなければならない。関連研究者の相互理解が進んでいるため,地震学・火山学の成果を災害軽減に活用するための本格的な研究の準備は整ってきている。
 研究成果の多くは国際学会や国際学術誌に発表され,高く評価されている。ニュージーランドの沈み込み域におけるプレート境界滑り過程やインドネシアの火山噴火と災害軽減に関する総合的研究などの国際共同研究も進められている。地震・火山噴火の素過程は世界共通であるので,世界各地の多くの事例を比較検討することは,多様で地域性のある現象の理解のために有益である。また,大規模な地震・火山現象は,世界規模の災害をもたらすこともあり,今後,地震・火山現象の理解や予測の研究成果は地震・火山防災に関して国際貢献にもなることを意識して,国際的な研究活動をいっそう推進すべきである。

(地震・火山現象の解明と予測の研究)

 近代観測以前の地震や火山噴火を解明するために,史料,考古データ,地質データを収集・分析し低頻度大規模地震火山現象の解明と予測の研究を重視することになった。そのために,これまでは計画に参加していなかった歴史学や考古学の研究者が参加するようになったことが最も大きな変更点である。史料と考古データに基づき近代観測以前の地震と火山噴火を解明するための研究に着手し,データベース構築に向けた取り組みは着実に進展している。膨大なデータがあるため,今後も継続的な取り組みが必要である。また,収集したデータを低頻度大規模地震火山現象の予測に活用するための手法開発が今後の課題である。
 内陸地震やスラブ内地震などのプレート内地震については,現行計画実施中に発生した2014年長野県北部の地震や2016年熊本地震などの解析を通して,現象解明に進展があった。一方,既知の内陸活断層で発生する地震の長期的な予測については,規模の予測などの課題が明確になった。また,2016年熊本地震のような複雑な断層系で発生する地震活動の推移予測も課題である。内陸地震は比較的規模が小さいものでも,局地的に大きな被害につながるため,その長期予測や活動の推移予測は災害軽減のためにも大変重要である。断層の深部構造や応力場の解明などにより断層への応力集中機構をモデル化し,観測データとモデルに基づき内陸地震の発生予測につながる成果を目指す。
 海溝型のプレート境界地震については,多様なゆっくり滑り現象の解明がさらに進み,ゆっくり滑り現象とプレート境界大地震発生の関係についての研究も進められた。データ同化手法開発による,プレート境界面上の摩擦特性の推定や滑りの推移予測のための研究も着実に行われている。学術的に重要な成果も多く得られており,この方針を継続して地震発生予測を目指すべきである。
 前震やゆっくり滑りなどの地震に先行する様々な現象の観測事例が増え,それらの統計的評価が進められている。近年の高精度の観測データなどにより観測事例を蓄積し,その客観的評価を進めるとともに,地震先行現象の物理過程を解明することにより,地震発生の中短期予測につながる成果が期待される。
 火山活動及び噴火の予測に関する研究は,噴火事象系統樹の高度化を中心に進められてきた。過去の噴火履歴を知るために,地質データに加えて,史料,考古データの分析結果を系統的にまとめることにより,客観性のある噴火事象系統樹の作成が着実に進められる。また,観測データ分析や,火山現象の理論モデルとその検証は,火山活動や噴火現象に現れる事象分岐の判断の高度化に不可欠である。今後も,噴火事象系統樹の高度化を中心に据え,研究を進めることが有効であろう。また,噴火発生の直前予測に有効であることがわかった火口近傍を含めた多項目多点の観測網の展開は大変重要である。

(災害誘因予測等の研究)

 地震動・津波・火山噴火による降灰等を,地震や火山噴火の発生前に,また,最新の計測技術を利用して発生後ただちに予測するための手法開発は,地震学や火山学の研究者により活発に行われ大きな進展があった。今後もこのような研究を継続し,災害誘因予測の高度化を進めることは重要である。また,これらの研究成果を災害軽減に役立てるため,地震本部で本計画の成果が活用されることを期待して,地震本部における課題や本計画の研究成果等について情報交換することも有益であろう。
 同時に,このような地震学・火山学の研究成果による災害軽減を実現するには,関連研究分野との連携が欠かせない。地震・火山災害を理解し,災害軽減を目指すためには,災害素因との関係を視野に入れた研究が必要であろう。地震動や津波等の外力をより正確に予測することにより,構造物等の被害に及ぼす影響などを評価する工学的研究に役立てたり,降灰予測の高精度化により,交通の復旧などの災害対策立案に貢献することができる。これらを効果的に実現するために工学研究者等と連携して地震学・火山学が貢献できる研究を推進することは,本計画の重要な役割である。
 また,地震や火山噴火による災害の発生機構を解明し,地震や火山噴火に関する知識や情報を災害軽減に役立つように発信するための方法を,人文・社会科学的手法等により研究することも重要である。地震や火山噴火の発生は避けられないが,研究者と行政・関係機関・住民等が協働することで地震・火山災害を軽減することは可能である。地震学・火山学の科学的理解に基づき災害発生機構を解明し,人命を守るための対応に結びつける必要がある。地震や火山噴火の発生から災害の発生までの一連の過程を解明し,適切な時期に地震や火山噴火に関する適切な情報を行政や住民に発信する方法を研究開発して,住民や行政の対応に影響を及ぼせるようにすることは,地震・火山研究の成果を災害軽減に活用するために重要であり,地震・火山研究者と人文・社会科学研究者の協働が一層望まれる。
 このような関連研究分野間の連携研究は現行計画から始まり,関連研究分野の研究者間の相互理解が深まってきたため,今後,さらなる発展が期待できる。適切な推進体制を検討した上で,地震・火山現象の解明や予測の成果を災害軽減につなげるための研究を継続すべきである。

(推進体制)

 現行計画は,従来からの地震学・火山学に加え,歴史学,考古学,防災に関連する工学,人文・社会科学などが参加する,地震・火山災害の軽減を目指す総合的な計画となった。これら新たな研究分野の研究者が参加するため,地震火山部会や予知協議会は適切に対応したほか,地震研と防災研は拠点間連携共同研究を開始した。これらにより,関連研究分野が連携して計画を推進するための体制は整えられた。しかし,異なる分野の研究者が十分に意思疎通し,実のある共同研究を行うことは必ずしも容易なことではない。予知協議会企画部に戦略室を設置し,異なる研究分野間の連携強化を促す取り組みを行い,拠点間連携共同研究委員会を設置するなどの努力を行っているが,今後も継続的な努力が必要である。
また,地震火山部会で計画の進捗状況を常時把握することは難しいため,計画に参加するすべての機関が予知協議会に参画することにより,これまで以上に機関間の連絡を密にして計画全体を調和的に推進するための体制を整えた。

(中長期的な展望)

 本計画は,地震・火山噴火による災害を軽減するため,次のような取り組みを中長期的な展望の下,体系的に実施している。
(1)地震や火山噴火が引き起こす災害がどのようなものであるかを解明し,国民や関係機関に広く知らせること,
(2)地震や火山噴火が,どこで,どのくらいの頻度・規模で発生し,それらによる地震動,地盤変形,津波,噴火規模・様式がどのようなものかを想定して,長期的な防災・減災対策の基礎とすること,
(3)地震や火山噴火の発生直後に,地震動や津波,火砕流や降灰,溶岩流などを予測することにより避難に役立てること,
(4)地震の発生や,火山噴火の発生や推移を事前に予測することにより防災・減災対応を取ること。
 (1)については,史料,考古データ,地質データに基づき低頻度大規模地震・火山現象の研究を強化し,災害事例研究を新たに開始するなど,研究は着実に進められている。観測等に基づく地震・火山現象の詳細な解明が,これら研究の基礎として重要であることは言うまでもない。また,防災に関する人文・社会科学研究者の参加により,地震・火山研究の成果を国民や関係機関に広く知らせるための効果的な方法の検討も進められた。このような研究は,研究成果を災害軽減につなげるためには,今後ますます重要になるであろう。
 (2)については,史料,考古データ,地質データに基づく近代観測以前の地震・火山噴火に関するデータベースの構築が進められ,長期的な地震・火山噴火の予測に必要な基礎データが集積されている。これらのデータは膨大であり,今後も継続的な取り組みが必要である。また,物理モデルに基づく地震発生の長期予測や,地震動,津波,火砕流や降灰,溶岩流の事前予測のためのシミュレーションを行うなど,新たな手法も検討された。今後,このような予測手法に,史料,考古データ,地質データに基づく地震や火山噴火のデータを有効に活用することが重要な課題である。また,予測手法の改良・高精度化が必要である。
 (3)については,地震や火山噴火の発生直後に,観測データの即時処理に基づき,地震動や津波,降灰などを予測する手法が開発・改良された。これらについては実用の段階に近いものもあり,今後,精度や信頼性を高め,実用化を進めていくことが重要である。
 (4)については,プレート境界の摩擦特性の理解に基づく先行現象のモデル化の研究,巨大地震に先行するゆっくり滑りの研究,多様な地震先行現象の系統的な評価,火山噴火に先行する加速的な地盤変動と噴火強度の関係の研究など,地震や火山噴火の発生予測に関連する重要な研究が行われた。このような地震や火山噴火に先行する現象の研究成果を災害軽減に役立つような予測の実現につなげることが必要である。

5.まとめ

 国民の生命と暮らしを守る災害科学の一部として推進するという方針転換が行われて最初の5年と位置付けられている現行計画では,近代観測以前の地震・火山現象の解明のため新たに歴史学,考古学研究者が,また,地震学,火山学の成果を災害軽減につなげるために防災に関する工学や人文・社会科学の研究者が参加するようになった。このように,新たな機関が計画に参加したことにより観測研究計画の裾野が広がり,災害科学の一部としての計画が推進できた。さらに,予知協議会の改革や,地震研と防災研による拠点間連携研究の実施など,推進体制においても大きな変革を行った。新たな推進体制のもと,地震学,火山学の成果を災害軽減につなげるための新たな取り組みが関連研究分野の連携のもと進められ,着実に進展している。まだ大きな成果として結実してはいないが,地震・火山災害軽減を目指す研究としての第一歩を踏み出せたと考えられる。今後も,関連研究分野の研究者間の連携を一層強固なものとして,この方向で進めていくべきであろう。
 現行計画実施期間中にも,2014年御嶽山噴火,2014年長野県北部の地震,2014年及び2015年口永良部島噴火,2016年熊本地震などの地震・火山災害が発生した。これら地震や火山噴火に関して本計画で得られた成果は,地震本部や火山噴火予知連絡会での評価に大きく貢献した。また,内閣府での南海トラフ地震対策でも,本計画の成果が検討の基礎として利用されている。地震や火山噴火への対策を検討するために,基礎的な研究成果に基づく地震や火山噴火の科学的理解は不可欠である。このようなことも考慮した上で計画を推進することが重要である。
 上記の地震や火山噴火は,比較的規模の小さい水蒸気噴火の予測,活断層における地震の評価,複雑な地震活動の推移予測など,自然現象の解明・予測の面で課題を突きつけた。また,2016年熊本地震の際には,地滑りの発生により被害が拡大し,大きな地震の続発や地震活動の長期化が災害を大きくした。本計画のように関連研究分野が連携して取り組むことにより,地震学や火山学ができる災害軽減への貢献を考えて計画で取り上げていくことが重要である。

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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)

-- 登録:平成29年07月 --