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データ同化 / 長周期地震動 / 災害軽減 / 地震波伝播 / 即時予測 / 地震 / 南海トラフ地震

データ同化に基づく大地震の長周期地震動の即時予測に向け、事前に計算した地震波伝播の理論解（同化地点から観測点までの地震波伝達関数；グリーン関数）を用いて、予測地点の地震波を瞬時に評価する、新たなデータ同化・予測手法を開発した。グリーン関数を用いた予測は、津波のデータ同化・予測の目的にWang et al. (2017)が開発し、インド洋や米国西海岸での津波予測の数値実験より有効性が示されている（Wang et al., 2019）が、本手法を長周期地震動の予測に適用するために、１）３次元的に伝播する表面波（長周期地震動）への適用可能性、２）海底ケーブル津波観測点（近い将来に四国沖から日向灘に計画中のN-netを含む）による予測精度・猶予時間の向上、３）同化を行う観測点と長周期地震動の予測地点の空間分布を考慮した、相反定理を利用したグリーン関数の効率的な計算手順を新規開発した。2004年紀伊半島南東沖地震のKiK-net及びK-NET強震記録を用いてデータ同化・予測実験を行い、本手法の有効性を評価し、近年整備された海底ケーブル観測網による即時予測の時間猶予の効果を確認した。そして、内閣府防災担当により構築された南海トラフ最大級地震モデルを用いて、断層破壊開始点（震源）の異なる条件での大阪平野、濃尾平野、関東平野の長周期地震動の即時予測実験を行ない、予測の猶予時間と精度のトレードオフの関係と、繰り返し予測による精度の向上具合について速度応答スペクトル値の時間変化を用いて検討した。

長周期地震動 / 巨大地震 / 深発地震 / 2011年東北地方太平洋沖地震 / 南海トラフ巨大地震 / 地震波伝播 / 東北地方太平洋沖地震 / 超巨大地震 / 太平洋プレート / 異常震域 / PL波 / 強震動 / 地震 / 差分法

M9規模の超巨大地震の長周期地震動のリスク評価のために、2011年東北地方太平洋沖地震の長周期地震動の生成過程を、強震観測データ解析と地震波伝播シミュレーションにから評価した。東北沖の地震では内陸地震や南海トラフの地震に対して関東平野の長周期地震動レベルが小さくなること、その原因が東北沖の地震のS波の放射特性と関東平野の３次元基盤構造の方位的特徴によることを確認した。2008 年オホーツク海深発地震や2015年小笠原諸島西方沖地震のように、M８規模の深発巨大地震においても長周期地震動が生成すること、これが地表に臨界角で入射したS波から生成される大振幅のsP変換とsS反射波によることを確認した。

本研究により、南海トラフ沿いや日本海溝沿いで発生が心配されるM9規模の海溝型の超巨大地震や、太平洋プレート内で発生するM8規模の巨大深発地震による長周期地震動の生成過程が明らかとなり、そして地殻・マントル不均質構造を組み込んだ地震波伝播シミュレーションによる予測手法が確立されたことで、M9超巨大地震のリスク評価と災害軽減に大きく貢献することが期待できる。

地震 / 深発地震 / 異常震域 / MOW / 地震波伝播シミュレーション / 太平洋プレート / 差分法 / シミュレーション / 地震波 / 地震波伝播 / スラブ内地震 / 数値シミュレーション / 強震動 / プレート内地震 / コンピュータシミュレーション

日本海下で起きる深発地震の広帯域地震波形を調査し、深さ400 km以深の地震においてS波初動部の波形が変化し、低周波数の先駆波が見られることを明らかにした。これをスラブ内部に相転移遅れにより生じた薄い、くさび形状の低速度層（MOW）によるものと考え、2010年２月12日に発生したウラジオストックの深発地震（578 km, Mw6.8）の地震波形を差分法に基づき計算し、MOWの存在を確認するとともに、その物性（低速度異常）を明確化した。スラブ深部のMOWは、周波数2-４Hzの地震波をスラブ上部に向け強く放射することで、MOWが無い場合の３倍の導波効果を生み出していることを確認した。

【研究分担者】
前田拓人	弘前大学	理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)