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気象研究所研究開発課題評価報告

地震活動・地殻変動監視の高度化に関する研究

事前評価

評価年月日:平成25年9月25日
  • 副課題1 地震活動評価手法の高度化
  • 副課題2 地殻変動監視技術の高度化
  • 副課題3 地震発生シミュレーション技術の高度化

事前評価の総合所見

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1.研究の目的

気象庁や地震調査委員会等の国が行う必要のある地震活動・地殻変動の監視・評価において、監視技術や評価手法、地震発生シミュレーション技術の高度化を通じ、国民へのより的確な情報提供につながる研究を行う。

2.研究の背景・意義

(社会的背景・必要性)

発生した地震活動等に関しては、地震調査研究推進本部(文部科学省)の地震調査委員会が評価を行っている。当課題で計画している地震活動・地殻変動に関する研究は、地震調査委員会を通じた国民への説明能力の向上につながる。科学技術・学術審議会の測地学分科会から地震火山観測研究に関する研究に関する建議が出され、その方針に沿った研究の推進が求められている。また、地震予知を含む学術的な検討に関しては、地震予知連絡会(国土地理院)が行っており、当課題の研究は地震予知研究に寄与できる。

(学術的背景・意義)

日本列島の地殻全体は、プレートの沈み込みに伴う定常的なひずみの蓄積と地震によるひずみの解放ばかりでなく、近年多くの知見が得られているゆっくりすべりや非弾性的な変形など様々な現象を通じて日々変化を続けている。また、東北地方太平洋沖地震の発生やその後の余効変動により、震源域南隣の房総半島沖や北隣の青森県東方沖以北では、地震発生の可能性が高まったとされている。そのような複雑な地殻活動への総合的な理解はまだまだ発展途上にある。

(気象業務での意義)

気象庁では、日々発生している地震活動等を監視し、それらを解説資料等として防災機関等に周知している。また、東海地域周辺の地震活動や地殻変動監視を元に東海地震の発生の可能性について地震防災対策強化地域判定会が検討している。これらの気象業務における地震活動・地殻変動の監視能力・解説能力向上に結びつく。

3.研究の目標

地震活動や地殻変動について、新たな評価手法や監視技術等を導入することにより、より微小な変化を逐次的にとらえる技術を開発する。また、地震発生シミュレーションを通じて、地震・地殻活動の変化と大地震発生との関係に関する評価手法の改善を図る。

(副課題1)地震活動評価手法の高度化

これまで地震発生前の変化が報告されている地震活動に関する指標を逐次的に解析する手法を構築する。

(副課題2)地殻変動監視技術の高度化

長期的な地殻変動の把握を行うとともに、これまでよりも微小な地殻変動を検出できる技術を開発する。

(副課題3)地震発生シミュレーション技術の高度化

地殻変動解析で得られた知見などを地震サイクルシミュレーションモデルに取り込むとともに、前駆すべりの多様性を表現できる大地震発生モデルの構築を目指す。

4.研究計画・方法

(副課題1)地震活動評価手法の高度化

大地震の前に、地震活動解析で規模別頻度分布の係数であるb値の低下や、地球潮汐との相関が徐々に高くなる事例は過去いくつも報告されている。しかしながら、これらの解析は大地震が発生した後に試行錯誤を重ねて行われることがほとんどで、事前に予測を行うまでには至っていない。そこで本課題では、地震活動の定常的な解析を行い、b値や地球潮汐との相関を示すp値などの地震活動に関する統計的指標の時間変化を逐次的に算出する手法を構築する。そしてそれらの指標による予測モデルを作成し、予知率や適中率などの値から予測指標としての性能を評価する。また、指標が時間変化する物理的背景についても考察する。

(副課題2)地殻変動監視技術の高度化

東北地方太平洋沖地震後に続く地殻の余効変動の規模は大きく、関東地方や南海トラフ沿いにも長期にわたり影響を及ぼしている。余効変動が及んでいる地域におけるGNSS、ひずみ計、潮位などの記録から余効変動の時間経過を把握し、その影響を取り除いた地殻変動の監視手法を開発する。

これまでの研究において、ひずみ計の降水補正を高度化することで、より微小な変化が検出できるようになってきた。特定の観測点では付近の河川の水位や、地下水のくみ上げによると考えられる影響があり、それらの環境要素を観測することで、更に効果的な補正手法を開発する。

これまでの研究において、南海トラフ沿いの地域でGNSS、水準、潮位データを統合した過去数十年間の地殻上下変動履歴を解明してきた。同様な手法で現在調査が行われていない関東地方など他の地域での長期的地殻変動履歴の調査を行う。

プレート固着域周辺では東海地震のプレスリップと同じプレートのすべり現象である長期的、短期的ゆっくりすべり現象が観測されている。地殻変動や地震波速度などの変化からゆっくりすべり現象の検出と、その位置や規模推定の高精度化を進める。

(副課題3)地震発生シミュレーション技術の高度化

これまでの研究において、南海トラフ沿い巨大地震の再来間隔や発生域を基に、巨大地震を大局的に再現する定性的なモデルを作成してきた。本研究では、潮位解析やGNSS等で得られた長期的な地殻変動などの定量的なデータとも整合するモデルを構築し、巨大地震の発生に先行して現れると見込まれる地殻変動等について評価を行う。

地震予知の拠り所のひとつとして、数値モデルによる前駆すべりの発生が挙げられる。しかし近年、パラメータの与え方によっては、前駆すべりがない(極めて小さい)ケースがあることが報告されつつある。そこで本研究では前駆すべりが発生するケース、しないケースの両モデルを作成することによって前駆すべりの多様性を表現できるモデルを構築し、前駆すべりのパラメータ依存性について評価する。

5.研究体制

  • 研究代表者:地震火山研究部 第二研究室長
  • 研究期間:平成26年度~平成30年度

6.特筆事項

(効率性)

地震活動評価・地殻変動解析・地震発生シミュレーションのいずれにおいてもこれまでの研究の蓄積があり、それを生かした上で更に新たな解析手法を取り入れるなどして、検知可能範囲・解析可能範囲の拡大が図れるように研究を進める。

(有効性)

地震調査委員会や気象庁の業務を通じて、地震・地殻変動に関しての国民への迅速・的確な情報提供等に役立つ。

(波及効果)
  • 東北地方太平洋沖地震の発生やその後の余効変動により、震源域南隣の房総半島沖や北隣の青森県東方沖以北では、地震発生の可能性が高まったとされている。地震活動の定常的な監視手法の構築、東北地方太平洋沖地震の余効変動の把握・影響除去を行うことで、東北地方太平洋沖地震の周辺域を含め全国の地震活動・地殻変動の異常の有無を判定し、気象庁や地震調査委員会等の国による地震活動・地殻変動評価に寄与する。
  • 地震発生シミュレーション技術の高度化、長期的地殻変動履歴の調査を行うことで、南海トラフ沿いなどプレート境界における地震サイクルに関連した地震・地殻変動変化の理解を進め、今後の大地震の予測精度向上に貢献する。
  • ひずみ計の補正技術の高度化やすべりの位置・規模推定の高精度化によって前兆すべり等の監視能力の向上を図り、気象庁の発表する東海地震に関連する情報の精度向上に寄与する。
(特記事項)

なし



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