(57)【要約】【課題】震源から数十ｋｍ以内の地点においても、地震発生時の初期段階において、緊急地震速報および現地の地震計が観測した地震動レベルに基づいて、現地での揺れの大きさ等を高い精度で予測することが可能になる地震動の予測システムを提供する。【解決手段】予め複数の過去の地震時における緊急地震速報のデータに基づく地震動レベルの予測値と現地で観測された実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散と、地震計によって現地で観測された初期微動のデータから算出した地震動レベルの予測値と実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散が設定され、緊急地震速報のデータに基づく現地での地震動レベルの第１の予測値および地震計によって観測された初期微動のデータから算出した現地での地震動レベルの第２の予測値を、上記予測誤差の分散の逆比によって重み付けをして平均することにより予測地震動レベルを算出する解析装置を備えてなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
緊急地震速報の受信手段と、現地に設けられた地震計と、上記緊急地震速報のデータに基づく上記現地での地震動レベルの第１の予測値および上記地震計によって観測された初期微動のデータから算出した上記現地での地震動レベルの第２の予測値を併用して上記現地における予測地震動レベルを算出する解析装置とを備えてなり、
上記解析装置は、予め複数の過去の地震時における上記緊急地震速報のデータに基づく地震動レベルの予測値と上記現地で観測された実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散と、上記地震計によって現地で観測された初期微動のデータから算出した地震動レベルの予測値と上記実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散が設定されており、これら予測誤差の分散の逆比によって、上記第１の予測値および第２の予測値に重み付けをして平均することにより、上記予測地震動レベルを算出することを特徴とする地震の予測システム。
【請求項２】
上記解析装置は、上記緊急地震速報の情報が更新された際に、その都度上記重み付けを変化させて上記予測地震動レベルを算出することを特徴とする請求項１に記載の地震の予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震発生時の初期段階において、主要動が到達する前に、緊急地震速報および現地の地震計が観測した地震動レベルに基づいて、上記地震による現地での揺れの大きさ等を予測するための地震動の予測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、気象庁の緊急地震速報によって、地震発生後数秒程度で、発生した地震のマグニチュードや震源位置等に関する情報を受け取ることができるようになっている。
そして、震源から数十Ｋｍ以上離れた地点においては、Ｓ波に起因する地震動の主要動が到達するまでに数秒から数十秒の余裕があるため、例えば下記特許文献１に見られるような、上記緊急地震情報により、地震被害の発生を防止する技術が提案されている。
【０００３】
ところが、このような緊急地震速報は、一般に第１報の精度が悪く、情報が更新されるにつれて徐々に精度が向上することが知られている。このため、上記緊急地震速報のデータを利用した地震動の予測にあっては、上述したように震源から離れた地点の建物に対しては、相応の防災対策を採ることが可能であるものの、建物から比較的短距離の地点で発生した地震や、当該建物に近い地点において発生した直下地震に対しては精度の高い情報が間に合わず、所望とする防災効果を奏することができないという問題点がある。
【０００４】
すなわち、直下地震の場合、地震発生から緊急地震速報の第２報が到達するまでに１０秒程度の時間を要する。このため、Ｓ波速度が３ｋｍ／ｓである場合には、震源から３０ｋｍの地点では緊急地震速報が間に合わないことになる。したがって、概ね震源から５０ｋｍ以上離れた地点においては、精度のよい緊急地震速報を利用することができるが、約５０ｋｍ以内の地点においては、有効利用することが難しいという問題点があった。
【０００５】
このような問題点を解決する手段として、現地に地震計を設置して、当該地震計が観測した地震の初期微動（Ｐ波）により、最終的な地震動レベルを予測する技術も提案されている。
【０００６】
そして、上述した震源から約５０ｋｍ以内の地点においては、上記地震計が観測した初期微動から算出された地震動レベルの予測値と、緊急地震速報からの地震動レベルの予測値とを、ほぼ同時に得ることができる。
【０００７】
そこで、下記特許文献２においては、地震発生によるＳ波到達予測時刻及び予測震度を含む緊急地震速報が送られてくると、前記緊急地震速報を受信して前記予測震度が設定震度を超えるか否かを判定して第１の判定結果を出力する受信手段と、前記地震発生により到来するＰ波を検出するＰ 波地震計を有し、前記Ｐ波地震計の検出結果に基づき、到来予定の地震の種類を判定すると共に到来予定のＳ波の震度を予測判定して第２の判定結果を出力するＰ波検出手段と、前記第１及び第２の判定結果に基づき、前記到来予定のＳ波の予測震度が設定値を超えるか否かの確認判定を行い、前記設定値を上回った時にトリガ信号を発信する判定手段と、前記トリガ信号を受信すると起動して、前記Ｓ波到来前に保護対象の動作又は停止を制御する制御手段と、を有することを特徴とする地震防災システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−６６１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般に、地震計が観測した初期微動から算出された予測値や、緊急地震速報に基づく予測値には、それぞれ予測誤差があり、両者の予測結果には大きな隔たりがある場合が多いのに対して、上記従来の地震防災システムにあっては、両者を比較して、いずれか一方を採用するとともに、他方を棄却しているために、例えば半導体製造工場等の多くの嫌振機器類が設置された構造物のように、防災上、地震による揺れの速度や加速度を高い精度で予測して、上記機器類の運転を制御しようとする要請には、そのままでは対応することができないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特に震源から数十ｋｍ以内の地点においても、地震発生時の初期段階において、緊急地震速報および現地の地震計が観測した地震動レベルに基づいて、上記地震による現地での揺れの大きさ等を高い精度で予測することが可能になる地震動の予測システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の地震動の予測システムは、緊急地震速報の受信手段と、現地に設けられた地震計と、上記緊急地震速報のデータに基づく上記現地での地震動レベルの第１の予測値および上記地震計によって観測された初期微動のデータから算出した上記現地での地震動レベルの第２の予測値を併用して上記現地における予測地震動レベルを算出する解析装置とを備えてなり、上記解析装置は、予め複数の過去の地震時における上記緊急地震速報のデータに基づく地震動レベルの予測値と上記現地で観測された実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散と、上記地震計によって現地で観測された初期微動のデータから算出した地震動レベルの予測値と上記実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散が設定されており、これら予測誤差の分散の逆比によって、上記第１の予測値および第２の予測値に重み付けをして平均することにより、上記予測地震動レベルを算出することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記地震動レベルとは、当該地震動の加速度、速度、変位量、ＳＩ値、計測震度もしくは建物の応答加速度である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記解析装置が、上記緊急地震速報の情報が更新された際に、その都度上記重み付けを変化させて上記予測地震動レベルを算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１または２に記載の発明においては、複数の過去の地震時に、上記緊急地震速報から得られた地震動レベルの予測値と現地で計測された実際の地震動レベルとの間の予測誤差の分散と、地震計によって現地で観測された初期微動のデータから得られた地震動レベルの予測値と上記実際の地震動レベルとの間の予測誤差とを求めておき、地震発生時に、解析装置によって、緊急地震速報に基づく上記現地での地震動レベルの第１の予測値と、地震計によって観測された初期微動のデータから算出した現地での地震動レベルの第２の予測値を、上記予測誤差の分散の逆比によって重み付けをして平均することにより統合して予測地震動レベルを得ている。
【００１５】
このため、緊急地震速報から得られた第１の予測値や地震計から得られた第２の予測値を単独で用いる場合と比較して、より多くの情報に基づいた高い精度の地震動レベルの予測を行うことができる。
この結果、これまで実際の制御に使用することが困難であった、第１報〜第３報程度の地震発生初期の緊急地震速報等の情報を利用して、半導体製造工場等の高い精度で揺れの速度や加速度を予測して上記機器類の運転を制御しようとする要請にも応えることが可能になる。
【００１６】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、上記緊急地震速報の情報が更新されるたびに、その都度解析装置が上記重み付けを変化させて上記予測地震動レベルを算出しているために、リアルタイムで現地でのＳ波による予測地震動レベルの精度を高めて行くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る地震動の予測システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の解析装置におけるデータの処理の流れを示すブロック図である。
【図３】図１の予測システムを用いた現地での予測地震動レベルの予測方法を説明するための時系列図である。
【図４】単独の予測値と統合した予測値の関係を示す模式図である。
【図５】本実施形態における緊急地震速報と現地地震計とによって得られた予測値に対する重み付けの変化を時系列で示すグラフである。
【図６】図１の地震動の予測システムを適用して好適な震源からの距離を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る地震動の予測システムの一実施形態の概略構成を示すもので、図中符号１が、このシステムが設置されている半導体製造工場等の建物（現地）であり、この建物１内には、振動を嫌う多くの設備機器（図では、そのうちの１機のみを示している。）２が設置されている。
【００１９】
そして、この建物１内には、地震動のレベルＰを検知するための地震計３が取り付けられている。ここで、地震計３によって検出および出力される地震動のレベルとしては、地震動の加速度、速度、変位量、ＳＩ値もしくは計測震度、またはこれらの組合せを適用することが可能である。なお、本実施形態においては、以下上記地震動レベルとして計測震度を用いた場合について説明する。
【００２０】
また、この建物１内には、高度利用者向け緊急地震速報の受信手段４からのデータおよび地震計３からのデータが入力され、これらのデータに基づいて建物１における揺れの大きさを予測する解析装置５が設置されている。
【００２１】
この解析装置５には、図４に示すように、予め複数の過去の地震時における緊急地震速報のデータに基づく地震動レベルの予測値ｘ0eと建物１で観測された実際の地震動レベルｘobsとの間の予測誤差の平均値Δｘ0の標準偏差（分散）σ0と、地震計３によって建物１で観測された初期微動（Ｐ波）のデータから算出した地震動レベルの予測値ｘ1と実際の地震動レベルｘobsとの間の予測誤差の標準偏差（分散）σが設定されている。
【００２２】
また、この解析装置５には、新たな地震発生時に高度利用者向け緊急地震情報として入力される、発生した地震のマグニチュードＭ、地震発生場所の緯度および経度、深さＤのデータと、建物１から震源までの距離Ｘとから、距離減衰式等の経験式を用いて建物１の地震動レベルの予測値ｘ0eを算出する演算回路が組み込まれている。
【００２３】
加えて、新たな地震発生時に、地震計３によって建物１で観測された初期微動（Ｐ波）のデータから予測式を用いて建物１での地震動レベルの第２の予測値ｘ1を算出する演算回路が組み込まれている。なお、上記予測式としては、過去の多数の地震から統計的に得られている予測式や、解析による予測式を用いることができる。
【００２４】
ちなみに、Ｐ波から揺れの大きさを統計的に予測する予測式として、例えば、Wu,Y.-M. and Kanamori, H. （2005）：Rapid Assessment of Damage Potential of Earthquakes in Taiwan from the Beginning of P Waves，Bulletin of the Seismological Society of America, Volume 95, Number 3，pp. 1181-1185に開示されている予測式を応用することができる。
【００２５】
そして、この解析装置５においては、図２および図３に示すように、地震発生時に、例えば緊急地震速報の第２報を受信した際に、当該緊急地震情報から算出された建物１の地震動レベルの第１の予測値ｘ0eに平均的な予測誤差Δｘを補正した第１の予測値ｘ0（ｘ0e＋Δｘ＝ｘ0）と、地震計３によって建物１で観測された初期微動（Ｐ波）のデータから予測式を用いて建物１での地震動レベルの第２の予測値ｘ1に、下記式１によって予測誤差の分散の逆比によって重み付けをして平均することにより統合して予測地震動レベルｘ2を算出する演算回路が組み込まれている。
【００２６】
【数１】
2010230407.tif 000003
【００２７】
なお、この解析装置５においては、図５に示すように、上記緊急地震速報の情報が第１報、第２報、第３報と更新されるたびに、その都度上述した演算を行って式１に示した重み付けを変化させて平均することにより予測地震動レベルｘ2を算出するようになっている。
【００２８】
以上の構成からなる地震動の予測システムによれば、緊急地震速報から得られた第１の予測値ｘ0や地震計３から得られた第２の予測値ｘ1を単独で用いる場合と比較して、より多くの情報に基づいた高い精度の地震動レベルの予測を行うことができる。
すなわち、複数の過去の地震時における緊急地震速報のデータに基づく地震動レベルの予測値ｘ0eには、建物１で観測された実際の地震動レベルｘobsとの間には、予測誤差がある。その予測誤差の確率密度分布を正規分布Ｎ（Δｘ0、σ0）とする（ｘ0e＋Δｘ0＝ｘ0）。このとき、新たな地震発生時に観測される観測値ｘobsの事前確率分布ｐ0（ｘobs）は、図４中ａで示す正規分布Ｎ（ｘ0、σ0）で表すことができる。
【００２９】
一方、複数の過去の地震時における初期微動と主要動の関係から、主要動の地震動レベルがｘobsとなる場合、初期微動から予測される主要動の地震動レベルｘ1の確率分布ｐ（ｘ1｜ｘobs）は、図４中ｂで示す正規分布Ｎ（ｘobs、σ）で表すことができる。ここで、上記初期微動と主要動の関係は、建物１の地震計３における複数の過去の地震時におけるデータや日本各地における過去の地震時のデータから求めることができる。
なお、本実施形態においては、上記主要動の地震動レベルｘobsと地震計による予測値ｘ1の間は、予測が適切に行われていて平均的なずれがないことを前提とする。
以上により、新たな地震発生時に緊急地震速報により主要動の地震動レベルｘobsが確率分布ｐ0（ｘobs）で予測され、その後、地震計３で観測される初期微動から主要動の地震動レベルｘobsがｘ1と予測される場合、緊急地震速報および現地地震計から予測される主要動の地震動レベルｘobsの確率分布ｐ１（ｘobs｜ｘ1）は、
【００３０】
【数２】
2010230407.tif 000004
【００３１】
【数３】
2010230407.tif 000005
【００３２】
と表すことができ、上記確率分布ｐ1（ｘobs｜ｘ1）は、図４中ｃで示すように、正規分布Ｎ（ｘ2、σ2）となる。ここで、ｘ2は、上記式１で示した通りであり、σ2＝σ・σ0／（σ2＋σ02）1/2となる。
図４から、緊急地震速報から得られた第１の予測値ｘ0や地震計３から得られた第２の予測値ｘ1を単独で用いる場合と比較して、より多くの情報に基づいた高い精度の地震動レベルの予測を行うことができることが判る。
【００３３】
この結果、図６に示すように、これまで実際の制御に使用することが困難であった、特に震源から数十ｋｍ以内の地点においても、地震発生時の初期段階において、第１報〜第３報程度の地震発生初期の緊急地震速報および現地の地震計が観測した地震動レベルに基づいて、上記地震による現地での揺れの大きさ等を高い精度で予測することが可能になり、よって半導体製造工場等の高い精度で揺れの速度や加速度を予測して上記機器類の運転を制御しようとする要請にも応えることが可能になる。
【実施例】
【００３４】
図７は、本発明に係る地震動の予測システムの効果を確認するために、２００７年新潟県中越沖地震時に新潟県内で観測された記録に基づき、緊急地震速報に基づく震度の予測値、現地地震計に基づく震度の予測値、およびこれらに対して重み付けして平均した本発明に係る震度の予測値を、観測された実際の震度と対比して示したものである。
【００３５】
同図から、緊急地震速報に基づく予測値においては、第２報以降、実際の震度より高めの震度が予測されて、更新されるにつれて徐々に実際の震度に近い予測値となったものの、それまでに１５秒以上の時間を要したことを判る。他方、現地地震計による予測値は、当初から実際の震度より低い予測値となっており、同様に実際の震度に近い予測値となるまでに１５秒以上の時間を要している。
【００３６】
これに対して、本発明に係る予測値では、現地地震計が地震の初期微動を観測した当初から、ほぼ実際の震度に近い予測値が得られることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
地震発生時の初期段階において、主要動が到達する前に、緊急地震速報および現地の地震計が観測した地震動レベルに基づいて、上記地震による現地での揺れの大きさ等を予測するために利用される。
【符号の説明】
【００３８】
１  建物（現地）
３  地震計
４  緊急地震速報の受信手段
５  解析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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