(57)【要約】    【課題】Ｐ波到達から１秒間のデータを用いて、さらに早く地震諸元の推定を的確に行うことができる早期地震諸元推定方法及びそのシステムを提供する。    【解決手段】関数フィッティング法を用いて得られるＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂの１秒間データ（１秒Ｂ）と、Ｐ波到達から１秒間の初期微動の最大振幅（１秒Ａmax ）から、震央距離をｌｏｇΔ＝αｌｏｇ（１秒Ｂ）＋βに基づいて、かつ、マグニチュードをＭ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ＋ｋ（α、β、γは統計的に決める係数、ｋは定数）に基づいて推定する。よって、Ｐ波到達から１秒間のデータを用いて、さらに早く地震諸元の推定を的確に行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
関数フィッティング法を用いて得られるＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂの１秒間データ（１秒Ｂ）と、Ｐ波到達から１秒間の初期微動の最大振幅（１秒Ａmax ）から、震央距離をｌｏｇΔ＝αｌｏｇ（１秒Ｂ）＋βに基づいて、かつ、マグニチュードをＭ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ＋ｋ（α、β、γは統計的に決める係数、ｋは定数）に基づいて推定することを特徴とする早期地震諸元推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の早期地震諸元推定方法において、前記ｋは定数であり、０．３〜０．７に設定することを特徴とする早期地震諸元推定方法。
【請求項３】
請求項２記載の早期地震諸元推定方法において、前記ｋは０．５に設定することを特徴とする早期地震諸元推定方法。
【請求項４】
（ａ）地震計と、
（ｂ）該地震計からの情報により関数フィッティング法により１秒間のＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂを演算する１秒間係数Ｂの演算部と、
（ｃ）前記１秒間係数Ｂに基づいて震央距離を推定する震央距離の推定部と、
（ｄ）Ｐ波到達から１秒の最大振幅（１秒Ａmax ）を求める最大振幅の演算部と、
（ｅ）前記最大振幅と前記１秒間係数１秒Ｂと定数ｋとに基づいてマグニチュードを推定するマグニチュード推定部とを具備することを特徴とする早期地震諸元推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、早期地震諸元推定方法に係り、特に、Ｐ波到達から１秒間のデータを用いて地震諸元（震央距離とマグニチュード）を推定する早期地震諸元推定方法及びそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
震央距離やマグニチュードを推定するために、本願発明者らは、既に、地震波の初動部分の波形形状をパラメータが数個の簡易な関数でフィッティングしてその波形形状を定量化し、得られたパラメータから震央距離とマグニチュードを推定することができる、震央距離及びマグニチュードを推定方法を提案している（下記特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７７５５７号公報
【特許文献２】特開２００５−０１００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した地震諸元推定方法である関数フィッティング法を用いて、本願発明者らは、Ｐ波到達から２秒間のデータを使って地震諸元を推定することを提案していたが、直下型の地震などにおいては、さらなる早期の地震諸元推定方法が要望されるに至っている。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、Ｐ波到達から１秒間のデータを用いて、さらに早く地震諸元の推定を的確に行うことができる早期地震諸元推定方法及びそのシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕早期地震諸元推定方法において、関数フィッティング法を用いて得られるＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂの１秒間データ（１秒Ｂ）と、Ｐ波到達から１秒間の初期微動の最大振幅（１秒Ａmax ）から、震央距離をｌｏｇΔ＝αｌｏｇ（１秒Ｂ）＋βに基づいて、かつ、マグニチュードをＭ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ＋ｋ（α、β、γは統計的に決める係数、ｋは定数）に基づいて推定することを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の早期地震諸元推定方法において、前記ｋは定数であり、０．３〜０．７に設定することを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔２〕記載の早期地震諸元推定方法において、前記ｋは０．５に設定することを特徴とする。
【０００８】
〔４〕早期地震諸元推定システムにおいて、地震計と、この地震計からの情報により関数フィッティング法により１秒間のＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂを演算する１秒間係数Ｂの演算部と、前記１秒間係数Ｂに基づいて震央距離を推定する震央距離の推定部と、Ｐ波到達から１秒の最大振幅（１秒Ａmax ）を求める最大振幅の演算部と、前記最大振幅と前記１秒間係数Ｂと定数ｋとに基づいてマグニチュードを推定するマグニチュード推定部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｐ波到達から１秒間のデータを用いて、直下型の地震諸元を素早く的確に推定し、それに伴う事故の被害を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の早期地震諸元推定方法及びそのシステムは、関数フィッティング法を用いて得られるＰ波初動振幅の時間変化の程度を表す係数Ｂの１秒間データ（１秒Ｂ）と、Ｐ波到達から１秒間の初期微動の最大振幅（１秒Ａmax ）から、震央距離をｌｏｇΔ＝αｌｏｇ（１秒Ｂ）＋βに基づいて、かつ、マグニチュードをＭ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ＋ｋ（α、β、γは統計的に決める係数、ｋは定数）に基づいて推定する。よって、直下型の地震諸元を素早く的確に推定し、それに伴う事故の被害を最小限に抑える。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例を示す早期地震諸元推定システムを示す図である。
【００１３】
この図において、１は地震計、２は定数ｋの入力部、３は情報処理装置、４は関数フィッティング法による１秒間のＰ波初動振幅の時間変化の程度を示す１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）の演算部、５はその１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）に基づいた震央距離の推定部、６はＰ波到達から１秒間の最大振幅Ａmax （１秒Ａmax ）の検出部、７はそのＰ波到達から１秒間の最大振幅Ａmax （１秒Ａmax ）と１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）と定数ｋとに基づいたマグニチュードの推定部、８は震央距離とマグニチュードの推定値の送信部、９はその震央距離とマグニチュードの推定値が送信される通信回線である。
【００１４】
この早期地震諸元推定システムでは、まず、１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）の演算部４において、地震計１から得られる地震情報に基づいて、関数フィッティング法（上記特許文献１参照）を用いて、１秒間のＰ波初動振幅の時間変化の程度を示す１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）を演算する。次に、その求められた１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）に基づいて震央距離の推定部５で震央距離の推定を行う。一方、１秒間の最大振幅Ａmax （１秒Ａmax ）の検出部６で、Ｐ波到達から１秒間の最大振幅Ａmax （１秒Ａmax ）を求め、前記１秒間係数Ｂ（１秒Ｂ）と、定数ｋの入力部２から入力される定数ｋとに基づいてマグニチュードの推定部７でマグニチュードを推定する。そのようにして得られた震央距離の推定値とマグニチュードの推定値とは送信部８から通信回線９を介して地震情報センター（図示なし）へリアルタイムに送信される。
【００１５】
具体的な震央距離とマグニチュードの推定方法について説明する。
【００１６】
（１）震央距離の推定
関数フィッティング法に基づき、Ｐ波到達から１秒間のデータを下記式（１）に適用し、震央距離を推定する。
【００１７】
ｌｏｇΔ＝αｌｏｇ（１秒Ｂ）＋β                            …（１）
ここで、α、βは統計的に決める係数である。
【００１８】
（２）マグニチュードの推定
関数フィッティング法に基づき、Ｐ波到達から１秒間のデータを使って求めた係数Ｂ（１秒Ｂ）と１秒間の地震動の最大振幅（１秒Ａmax ）から、マグニチュードを推定する。
【００１９】
Ｍ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ          …（２）
α、β、γは統計的に決める係数である。
【００２０】
以下、震央距離とマグニチュードの推定について実際のデータを適用して説明する。
【００２１】
（１）震央距離の推定
従来の早期地震諸元推定方法（上記特許文献１，２）では、図２に概要を示すように、Ｐ波初動を下記式（３）にあてはめ、係数Ａ，Ｂを求め、Ｐ波初動の振幅の増加率に対応する係数Ｂと震央距離の関係から、震央距離を推定する。
【００２２】
ｙ（ｔ）＝Ｂｔ×ｅｘｐ（−Ａｔ）                            …（３）
ただし、ｔはＰ波到達時刻を０とする時間、係数Ａ，Ｂは関数をあてはめることによって得られるパラメータである。
【００２３】
ここでは、Ｐ波到達から１秒間と２秒間のデータを使って求めた係数Ｂ（それぞれ１秒Ｂ、２秒Ｂと呼ぶ）と実際の震央距離の関係の比較を行い、１秒間のデータによる推定の精度を検証する。
【００２４】
解析の対象としたデータは、気象庁の９５型震度計で得られた強震記録のべ５８８観測点分である。地震のマグニチュード範囲は、Ｍ２．８〜Ｍ７．３である。
【００２５】
図３に１秒Ｂと２秒Ｂの震央距離との関係を示す。個々のデータについては、１秒Ｂ（△で示す）と２秒Ｂ（□で示す）に違いが見られるものの、全体の傾向としては、両者とも同様な震央距離と負の相関関係がある。なお、図３において、破線は下記式（４）を示している。
【００２６】
次に、２秒Ｂから震央距離を推定するために作成した推定式を１秒Ｂに適用して推定した震央距離と実際の震央距離の差から、１秒Ｂでの推定精度を検証する。
【００２７】
２秒Ｂを用いた震央距離の推定式は次のように表せる。
【００２８】
ｌｏｇΔ＝−０．４９８・ｌｏｇ（２秒Ｂ）＋１．９６５        …（４）
ただし、Δは推定震央距離（ｋｍ）、２秒Ｂの単位はｇａｌ／ｓである。
【００２９】
そこで、上記式（４）の２秒Ｂの項に１秒Ｂの値を代入し、得られた推定震央距離の推定精度を図４に示す。対象とした５８８データのうちの約７５％が、実際の震央距離の倍半分の範囲 (図４横軸の−０．３〜０．３の範囲）内にあり、２秒Ｂでの震央距離の推定精度とほぼ同等であることが分かる。
【００３０】
（２）マグニチュードの推定
マグニチュードの推定は、Ｐ波検測から１秒間の上下動の最大変位振幅 (１秒Ａmax と呼ぶ）と１秒Ｂを用いて、下記の統計式を用いて行う。
【００３１】
Ｍ＝αｌｏｇ（１秒Ａmax ）＋βｌｏｇ（１秒Ｂ）＋γ          …（５）
ただし、Ｍは推定マグニチュード、１秒Ａmax はＰ波検測から１秒間の最大上下動変位（ｃｍ）、α、β、γは統計的に求める係数である。
【００３２】
図５に、震央距離と１秒Ａmax の関係をマグニチュードごとに示す。ここで、■はＭ（マグニチュード）７、▲はＭ６、◇はＭ５、▽はＭ４、□はＭ３である。
【００３３】
マグニチュードごとにみると、震央距離が大きくなるにつれて（すなわち１秒Ｂが小さくなるにつれて）、１秒Ａmax は、ある程度ばらつきを持って小さくなる傾向がある。加えて、２秒後以降のマグニチュード推定用の統計式を用いた震央距離とＡmax の関係〔下記式（６）〕を、図５に破線で示す。
【００３４】
Ｍ＝０．７３８７・ｌｏｇ（Ａmax ）−１．０２・ｌｏｇ（Ｂ）＋７．０７  …（６）
ただし、図５において、係数１秒Ｂと震央距離の関係は上記式（４）を用いて換算している。
【００３５】
ここで、地震諸元推定の対象とする地震を、「被害を及ぼす可能性のあるマグニチュードの下限値であるＭ５．５以上で、１秒Ｂ≧１ｇａｌ／ｓとすることで網羅できる震央距離３０ｋｍ以内の地震」とした場合の、上記式（６）を用いたマグニチュードの推定精度を図６に示す。上記の対象となるデータは５８８データ中２２データであり、そのすべてのデータにおいてマグニチュードが過小評価されている。
【００３６】
これは、もともと上記式（６）に示す推定式が、Ｐ波検測から３秒間の上下動の最大変位とマグニチュードの関係から作成されたものであるためであり、データ数を更に増やしたとしてもこの過小評価の傾向は変わらないと考える。
【００３７】
しかし、図５で示したように１秒Ａmax の距離減衰の傾きは、上記式（６）と同様であることから、より高精度な１秒Ａmax によるマグニチュードの推定式は、下記のように上記式（６）の推定式に定数を足し合わせることで作成できる。
【００３８】
Ｍ＝０．７３８７・ｌｏｇ（Ａmax ）−１．０２・ｌｏｇ（Ｂ）＋７．０７＋ｋ（定数）                                                    …（７）
ここで、ｋは定数である。また、この定数は、図６の誤差の頻度分布からｋを０．３〜０．７（暫定値は０．５）の範囲で設定することで、１秒間のデータによるマグニチュードの推定精度が高まる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の早期地震諸元推定方法及びそのシステムは、直下型の地震にも対応可能な早期地震諸元推定方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例を示す早期地震諸元推定システムを示す図である。
【図２】関数フィッティング法の概要説明図である。
【図３】関数フィッティング法における係数Ｂ（１秒Ｂ，２秒Ｂ）と震央距離の関係を示す図である。
【図４】１秒Ｂによる震央距離の推定精度を示す図である。
【図５】震央距離と１秒Ａmax の関係を示す図である。
【図６】推定式（６）によるマグニチュードの推定精度を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    地震計
２    定数ｋの入力部
３    情報処理装置
４    １秒間係数Ｂの演算部
５    １秒間係数Ｂに基づいた震央距離の推定部
６    Ｐ波到達から１秒間の最大振幅Ａmax の検出部
７    最大振幅Ａmax と１秒間係数Ｂと定数ｋとに基づいたマグニチュードの推定部
８    震央距離とマグニチュードの推定値の送信部
９    通信回線
【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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