地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第3章

地震予知連絡会構成機関等の活動（この 10 年を振り返って）（４） 筑波大学生命環境系
した．

１．はじめに筑波大学は，独自に地震観測網を有しておらず，組織モデル誤差をデータの共分散行列に取り込む解決方として地震学に関わる研究に取り組む体制にはなってい法は，他の研究グループによって，異なるデータの解析ない．そこで，専ら解析手法の開発や，開発した解析手にも導入され，その有用性が検証されている 3）．

法を実地震へ適用する研究に取り組んでいる．

2.2 Hybrid Back-projection 法

この 10 年，我々は，震源過程解析において，グリー観測波形を波の到達時間を考慮して重合することによン関数の誤差の影響の軽減に取り組み，モデル誤差をり，波の放出源の時空間分布を求める BP 法が開発され，データの共分散行列に近似的に取り込む手法が有用でその簡便さと解析結果がロバストであることが評価されあることを示した ．また，高周波を励起する領域を同多くの地震に適用されてきた．その一方で，得られる結定する手法として Back-projection（BP）法があるが，浅果の物理学的な意味が不明瞭であった．

1）

い地震に適用すると震源近傍の反射波の影響により結果

そこで，Yagi et al.（2012）2）は観測波形とグリーン関が歪められ，得られる結果の意味も不明瞭となる問題が数の相互相関関数を震源に逆投影する HBP 法を提案しあった．それらの問題を解決する Hybrid BP（HBP）法た．HBP で得られた結果は，すべり速度に対応づけるを開発した ．

ことが可能であり，適用するフィルターによって高周波

2）

本震の破壊成長過程を理解するには，前震を含めた地を励起するすべり速度の時空間変化を抽出することが可震群における一連の破壊現象を解明する必要がある．独能である．Fukahata et al.（2013）4） は，HBP 法を用いて自に開発した手法を用いることにより，前震活動を伴っBP 法の理論背景を明らかにした．これによると BP 法

た本震の震源過程についても研究を行なっているので，は，HBP 法においてグリーン関数をデルタ関数と近似ここで紹介する．

した場合に対応している．また HBP 法で得られる結果
は，Dumped Least Square でダンピングを無限大に持っ２．震源過程解析手法の開発ていた解に相当することになる．このように，HBP 法

2.1 グリーン関数の誤差を考慮した震源過程解析の登場により，今まで不明瞭であった BP 法の理論的な地震波形は，グリーン関数と断層すべり速度関数の畳背景が明らかになった．

み込み積分を断層面で面積分したものに対応する．グリーン関数を計算するには，単純化した地下構造を仮定

３．前震活動と本震の震源過程の関係する必要がある．結果として，我々は真のグリーン関数

3.1 2014 年イキケ地震を得ることはできない．震源過程を解析する上で，グリー2014 年 4 月 1 日にチリ北 部 のイキケ 沖 で，モーメン関数の誤差は避けて通れない問題である．多くの研究

ントマグニチュード 8.2 の巨大地震が発生した．ここでは，主に速度構造を工夫することによってグリーン関

5）
では，Yagi et al.（2014）の論文の内容について紹介す数の改善を目指している．これに対して，我々は，解析る．この地震が発生する 16 日前から本震の震源から約に使用するグリーン関数に誤差が含まれていることを前40 km 南で前震活動が開始し，本震に向かって約 5km/提にした震源過程解析手法の開発に取り組んだ．

day で前震域が拡大していった．Incorporated Research

グリーン関数の誤差が仮定する地下構造モデルに起因

Institutions for Seismology-Data Management Center

する場合は，多数の地下構造モデルを用いて解析を行い，（IRIS-DMC）から入手した遠地実体波にグリーン関数

各地下構造モデルで得られた震源過程モデルの事後確の不確定性を考慮した震源過程解析法を適用し，本震の率密度関数を用いて，仮定した地下構造の誤差を考慮し断層すべりの時空間分布を求めた．得られたモーメントたモデルの事後確率密度関数を求めることができる．し速度関数から，20 秒もの初期破壊が継続した後に，主かし，このアプローチは莫大な計算コストが必要なため，破壊が開始したことが明らかになった．初期破壊では，費用対効果が低いという問題がある．

前震域に沿って南に向かって高速で破壊が伝播している

一方で，グリーン関数にランダムな誤差が含まれていこと，初期破壊が前震域を抜けた後に主破壊がスタート

ると近似すれば，グリーン関数の誤差構造を，データのしていることが明らかになった．この結果は，本震の破共分散行列に組み込むことができる．Yagi and Fukahata

壊伝播が，前震活動による応力変化の影響を強く受けて（2011） は，モデル誤差をデータの共分散行列に組み込いることを示す結果である．またこのような前震活動を

1）

み，震源過程では必須の強い拘束条件であった非負の拘含めた複雑な破壊伝播過程は，階層アスペリティモデル

束条件を用いることなく，安定に解が得られることを示を用いたシミュレーションで予測された破壊パターン 6）

35

36

地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第1部

地震予知連絡会の活動に酷似しており，アスペリティの階層性を支持する結果

参考文献でもある．

1）Yagi, Y. and Y. Fukahata, 2011. Introduction ofuncertainty of Green’ s function into waveform

3.2 2016 年熊本地震
2014 年 4 月 15 日に熊本県で気象庁マグニチュード 7.3の大地震が発生した．この地震前に活発な前震活動がinversion for seismic source processes. Geophys. J.
Int., 186, 711-720.

本震の震源付近で観測されている．ここでは，Yagi et al.

2）Yagi, Y., Nakao, A., & Kasahara, A.（2012）. Smooth（2016） の論文の内容について紹介する．IRIS-DMC かand rapid slip near the Japan Trench during the 2011

ら入手した遠地実体波にグリーン関数の不確定性を考慮

Tohoku-oki earthquake revealed by a hybrid back-した震源過程解析法を適用し，本震の断層すべりの時空

projection method. Earth Planet. Sci. Lett., 355, 94-間分布を求めた．その結果，本震の破壊は日奈久断層帯

101.

7）と布田川断層帯の接合部付近で開始し，開始から 5 秒間3）Duputel, Z., P. S. Agram, M. Simons, S. E. Minson, J.

は南西方向に伝播し日奈久断層帯で横ずれすべりが発生

L. Beck, 2014, Accounting for prediction uncertainty

した．その後破壊は北東方向に伝播し，布田川断層帯でwhen inferring subsurface fault slip. Geophys. J. Int.,

横ずれ成分と正断層成分を含む断層すべりが発生してい197, 464-482.

る．破壊は，阿蘇カルデラ周辺のマグマ溜まりが存在す

4）Fukahata, Y., Y. Yagi, L. Rivera, 2013. Theoreticalると推測されている領域で急激に減速し，停止している．

relationship between back-projection imaging and

本震の震源過程は，断層の複雑な形状と火山活動の影classical linear inverse solutions. Geophys. J. Int., 196,

響を強く受けていることが明らかになった．

552-559.
5）Yagi, Y., R. Okuwaki, B. Enescu, S. Hirano, Y.
Yamagami, S. Endo, T. Komoro, 2014. Rupture

４．おわりにこの 10 年で，震源過程解析の分野は大きく変化してprocess of the 2014 Iquique Chile earthquake in

いった．広く使用されている解析手法では考慮されていrelation with the foreshock activity. Geophys. Res.

ないモデル誤差の問題が広く認知されるようになり，かLett., 41, 4201-4206.

つ，Back-projection 法の理論背景が明瞭になったことは

6）Noda, H., M. Nakatani, and T. Hori, 2013. Large

大きかった．これらの結果を受けて，アメリカ地球物理

nucleation before large earthquakes is sometimes

学会の秋季大会の特別セッション等で，活発な議論が行

skipped due to cascade-up-Implications from a

われ続けている．また，遠地実体波は，巨大地震のみなrate and state simulation of faults with hierarchical

らず中規模の地震の成長過程や震源断層の形状の変化

asperities. J. Geophys. Res. Solid Earth, 118, 2924-

等の情報を有している．さらなる解析手法の改善が必要

2952.

不可欠ではあるが，震源過程を理解するのに欠かせない観測情報である．

7）Yagi, Y., R. Okuwaki, B. Enescu, A. Kasahara, A.
Miyakawa, M. Otsubo, 2016. Rupture process of（八木 勇治）

the 2016 Kumamoto earthquake in relation to thethermal structure around Aso volcano. Earth, Planetsand Space, 68:118.