自然災害科学 J. JSNDS 40 -1 23 -37（2021 ）年間 南海トラフ巨大地震
特集 研究プロジェクト成果
金田 義行1Results from the research project on
Nankai Trough Mega thrust earthquake
Yoshiyuki KANEDA1
Abstract
The achievements of the “Nankai Trough Wide Area Earthquake Disaster Prevention
Research Project” commissioned by MEXT started in 2013 are described here. In the fieldof disaster prevention, lessons learned from the 2011 Great East Japan Earthquake damage,estimation with diﬀerent spatiotemporal scales, and a preliminary reconstruction plan based on
future spatiotemporal changes in the social environment were studied. They were integrated
through workshops and utilized to promote the information dissemination by regional study
groups using the disaster scenarios and disaster information platform. In the ﬁeld of survey,
observation, and simulation research, the seismic image on the Nankai trough with threedimensional seismogenic zone structure and evaluation of earthquake occurrence diversity
based on advanced simulation research, tsunami history surveys, and historical literature
surveys were researched. As the result, the basic system of transition prediction was obtained.
キーワード：南海トラフ巨大地震，減災研究，地震津波被害予測，地震像の解明，地震発生の多様性
Key words:

Nankai Trough giant earthquake, Disaster mitigation research, Earthquake and tsunami damage
prediction, Elucidation of earthquake images, Diversity of earthquake occurrence

1 ．はじめには時空間的に多様性を有しており，M8クラス規再来が危惧されている南海トラフ巨大地震は首模の歴史地震が発生している。この巨大地震の地

都直下地震とともに国難級の地震災害を生じる。

震像を明らかにし，被害軽減により震災後の社会

これまで南海トラフ巨大地震はおよそ100年からを構築することが必要不可欠である。そのため，200年の間隔で発生しており，その発生パターン

様々な対策や研究がなされているが，さらにそれ

1

香川大学
Kagawa University

23

24

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果を深化させ被害軽減を図ることが重要である。現時情報発令システムが設置された。この臨時情報

在，次の南海トラフ巨大地震を高い精度をもっては，いわゆる南海トラフ巨大地震震源域の東側あ予測することは困難であることから，市民の生命

るいは西側が破壊する「半割れ」ケースや震源域

財産を守るために国により臨時情報発令制度が整やその近傍の沖合で M7クラスの地震が発生する備されている。本章では，これまでの南海トラフ「一部割れ」ケース，さらには震源域のプレート

巨大地震研究の成果と今後の展開について述べ境界で異常な「ゆっくりすべり」が観測された場

る。

合など，連動発生や誘発発生の可能性がある場合に発令される。その場合，津波浸水想定が30分以

2 ．南海トラフ巨大地震研究の背景

内に30 cm を超える地域を対象に要配慮者への事

2011年 3 月11日の東日本大震災では，M9の東前避難やそれ以外の地域住民には迅速な避難準備

北地方太平洋沖の巨大地震による甚大な津波災害など，地域性に応じた避難対応が求められている。

が発生した。東日本大震災後，2004年のインドネ

その地震予測精度の向上，具体的には臨時情報

シアスマトラ大津波地震のような大連動による発令後の推移予測の精度の向上には，南海トラフ

M9.1地震の発生の可能性について議論がなされ巨大地震の地震像の解明が不可欠であり，南海トた。特に再来が危惧されている南海トラフ巨大地

ラフ巨大地震震源域から南西諸島域における調査

震発生域と南西諸島における地震発生域が大連動観測研究とシミュレーション研究による大連動のすることによる M9クラスの巨大地震発生の可能可能性や南海トラフ巨大地震発生システムの多様性についての評価の重要性が高まった1）（Fig. 1）。

性についての評価の必要性が高まっている（Fig.

一方，東日本大震災後の，「高い確度での地震

2）。

予測は現在の科学研究レベルではほぼ不可能」と今後30年以内の発生確率が70％から80％とされの国の見解を踏まえて，甚大な被害が想定されるている南海トラフ巨大地震の被害軽減のために

南海トラフ巨大地震の被害軽減のための様々なは，インフラ整備の推進はもとよりリアリティの

ハード・ソフト対策が推進され，気象庁による臨ある災害イメージシミュレーションによる啓発，

Fig. 1 Possibility of large scale seismic linkage from Nankai trough toNansei Islands seismogenic zone.

25

自然災害科学 J. JSNDS 40 -1（2021 ）対策促進ならびに臨時情報の信頼性向上のためのして2013年度から2019年度の 7 年間，実施され科学技術の進展，加えて災害関連情報を正しく理た。その概要は，2011年の東日本大震災を踏まえ解し適切に行動するための情報リテラシーの向上て，南海トラフ巨大地震発生域から南西諸島地震も今後の重要な課題である。また，南海トラフ巨発生域にいたる大連動の可能性の検討も視野に入

大地震前後に発生する内陸地震対応も必要であ

れ，地域と連携した被害軽減ならびに巨大地震像

り，南海トラフ巨大地震と併せた複合災害，連動を明らかにするためのものである。サブテーマ 1

災害対応も今後の課題である。したがって，海陸として減災研究課題（主幹研究機関：名古屋大学），の地殻活動観測データ活用の重要性がますます高サブテーマ 2 − 1 として調査観測課題（主幹研究まっている。また，やや長い時間スケールでの南機関：海洋研究開発機構）ならびにサブテーマ 2

海トラフ巨大地震対応として，近年激甚化してい− 2 のシミュレーション課題（主幹研究機関：東る風水害も含めた広域複合災害を視野に入れた対京大学）から構成されている。以下にその研究成策検討が急務である。

果の概要を示す。

現在，日本はじめ世界で拡大している新型コロ
ナ感染も含めた様々な災害と向き合う社会，いわば「共災社会」に生きる術が今後の重要課題である。以下にこれまでの南海トラフ巨大地震研究に関して述べる。

3. 1		サブテーマ1：地域連携減災研究（防災分野課題）（Fig. 3）
サブテーマ 1 では，東日本大震災の教訓を南海
トラフ巨大地震の被害軽減に生かすための教訓活用研究，地震津波被害の詳細な解析研究，研究成3 ．南 海 ト ラ フ 広 域 地 震 防 災 研 究 プ ロ
ジェクト

果の地域実装，復旧復興対策研究ならびに情報発

本プロジェクトは，文部科学省委託研究である行った。つまり，教訓活用→地震津波被害解析→「南海トラフ広域地震防災研究プロジェクト」と地域への研究成果の実装，社会環境の時空間変化

信基盤としての災害情報プラットフォーム構築をFig. 2 Complexity of seismic coupling system around Nankai trough.
Around Nankai trough seismogenic zone, there are inhomogeneous coupling strengths.

26

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果

Fig. 3Outline of disaster prevention research field.

に基づく復旧復興対策研究と災害情報プラット

基礎的検討も実施した6）。公表されたコンテンツ

フォーム構築といった減災から復興過程の一連のを新たに収集・連携し，アーカイブシステムの β流れに沿った課題設定により減災研究を推進し版を構築し，同アーカイブを用いて防災・減災・た。

復興に資する生きる力を解明し，災害時の生きる

以下にその研究成果を示す。

力醸成プログラムを作成した7, 8）。さらに，東日
本大震災の基礎自治体復興計画の現状に対してア（1）東日本大震災教訓研究

クションリサーチ手法を用いつつ課題の分析・抽本課題では，既存のアーカイブ活動と連携をし出を行った。

ながら，東日本大震災での広域で複合的な災害及びその対応，復旧・復興に関するアーカイブを作成・拡張し，課題や教訓を整理した（2）地震・津波被害予測研究。さらに，

広域リスク評価については，災害パターンの類

プロジェクト指向型アーカイブを構築することに型化手法を高度化して広域的に評価を行うとともより，東日本大震災の被災地と南海トラフ巨大地に，類型毎に災害シナリオを作成した9-13）。その際，震との被害発生の類似パターンを抽出し，南海ト地域の類型化の結果から，各シナリオで地域類型

ラフ巨大地震・津波における人的被害軽減戦略プ

毎に被害・復旧状況について整理した。そして本

ログラムを策定した5）。東日本大震災の基礎自治

プロジェクトで実施した南海トラフ巨大地震・津体の復興計画及びその策定に関するデータ収集の波を対象とする現在〜将来の確率論的リスク評価

2-4）

27

自然災害科学 J. JSNDS 40 -1（2021 ）や，評価に基づく災害シナリオ等の研究成果をと後半では，具体的な社会実装に向けた取り組みを進めてきた。また，地方自治体だけではなく，りまとめた14, 15）。
地域リスク評価については，自治体のアクショ

内閣府をはじめとする府省の動向も把握しつつ，ンプランへの反映，地域の減災戦略構築，地域

経済界やライフライン企業，地元大学とも議論を

企業の BCP/DCP 検討等への展開を目標に，対進めてきた。特に気象庁が臨時情報を今後発表す象地点に対する地震動，地盤応答と堤防沈下予ることが公知にされ，これにいかに対応するか，

測，市街地津波氾濫水予測，発災後対応を視野にの議論を進めた。サブテーマ 1 の被害予測などの入れた庁舎建物の構造・室内被害評価などを行っ

計算手法等の様々な研究成果を愛知県碧南市に提た。また，地域の経済被害については，広域と地供，事前復興を含めた地域との防災力向上の議論

域の経済的連関にも着目しつつ，詳細な産業連関を進めた。また，和歌山県や三重県において実装

表に基づく地域の経済被害を推計し，さらに中長している DONET（地津波・観測監視システム）期的な視点から廃棄物処理に対する災害時空間的データ19）を用いた津波即時予測システムの瀬戸内

減災戦略の構築や災害対応リソースに関する優先

地域への展開を図った。九州地域でも各県ごとに順位を検討した。これら地域の状況に応じた重要防災特性が異なるが，地域間の連携を推進した。

リスク課題の抽出と評価について整理をし，地域スケールでの復興計画策定に資する情報提供を行った（4）災害対応・復旧復興対策研究
将来の地域特性シミュレーション，詳細被害シ。

16, 17）

さらには，2016年熊本地震や2018年に発生した

ミュレーション結果にもとづき，南海トラフ巨大

一連の自然災害などを踏まえ，本プロジェクトで地震の各地域の影響についての「納得」プロセス

評価の俎上に載ることのなかった重要リスクの抽の開発，さらには各地域で想定される影響にもと

出と課題整理を行った 。

づき事前の復旧・復興計画策定，災害対応計画の18）

最終的に広域リスク評価，地域リスク評価とも策定を行った。得られた成果は課題（3），（5）とに後述の（5）と連携し，南海トラフ広域地震災害

共有するとともに，被害想定，復旧・復興計画

情報プラットフォーム」を介して外部に提供可能については課題（1），（2）の知見を利用した20-23）。

にした。また，防災分野の総括として，防災分野

兵庫県南あわじ市と和歌山県由良町をモデルとしの成果を統合したワークショップを愛知県碧南市て復旧復興計画を立案し開発した手法が，愛知県で実施した。これによって現実的な災害対応のシ

碧南市で実施した災害対応ワークショップにおいミュレーションを可能とした。

て都市地域でも対応可能であることを確認した。
今後はこれらのモデルが各地域へ展開されること（3）防災・減災対策研究が期待できる。

これまで地域の防災・減災にとってどのような災害シナリオを考えるべきなのか，東海，関西，四国，九州において地域研究会を開催して議論を進めてきた。

（5）防災・災害情報発信研究
南海トラフ広域地震に関する情報が集約され，
リアルタイムかつ統合的に発信される Web サー

前半では，この地域研究会を発展させ，地方自ビスとして「南海トラフ広域地震災害情報プラッ

治体やプロジェクト関係者から残された課題とラトフォーム」（以下，「災害情報プラットフォーム」

イフライン事業者からの地域の課題を確認した。

という）を構築した。災害情報プラットフォーム

その上で，サブテーマ 1 で期待される成果である

上では，各種地理空間情報や歴史資料，強震計・被害予測やデータベース構築と逐次蓄積した情報

水圧計データ等のリアルタイムデータ，他の研究

プラットフォームへのインプットを進めるなど最課題の調査結果，研究成果，ハザード評価，リス

新の成果の活用に重点を置いた。

ク評価などの情報を統合して発信できるものであ28

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果（Fig. 4）。この災害情報プラットフォームをる24）

灘から南西諸島域北部の広範囲にわたる浅部低周

基盤，あるいは連携した，防災・減災対策や復旧・波微動を主とする浅部スロー地震活動の面的な解復興等に資する各種利活用システム，防災人材育

析を行い，発生パターンの多様性が確認できた。

成，教育教材，啓発ツールとして開発し，防災・

この成果は今後の地震シナリオの想定にも生かさ

減災対策研究や復旧・復興対策研究等に活用しれる重要な地球物理学的知見と考えられる。

た。これらを効果的に進めるためのリスクコミュ
ニケーション（RC）手法を開発した。

さらに南西諸島域の地震像の解明研究を実施
し，地下構造研究成果として津波地震発生システ
ムが存在する可能性を明らかにした。南海トラフ

3. 2		サブ2－1：巨大地震発生域調査観測研究（調査観測分野）（1）地下構造・地震活動解析域から，特に知見の不足する九州，南西諸島海溝までの全域における地震発生帯及び海陸境界域深部構造のイメージングを行い，地震発生帯のプ

サブテーマ 1 の防災・減災対策の実効性を検証

レート形状及び物性の詳細，陸側プレートとの相するためには，地震発生の連動の範囲や地震や津対的な位置関係等を解析し，得られた成果と他の波の時空間的な広がりを評価する必要がある。こ

観測研究成果との整合性を確認し，シミュレーのため，稠密な地下構造調査と稠密地震観測によション研究推進のための基礎データとした25-29）

り，大津波の発生要因となる南海トラフのトラフ（Fig. 5）。

軸付近の詳細プレート構造を得るとともにすべり
履歴解明を行った。地震観測成果としては，日向Fig. 4The platform of disaster information on the Nankai trough seismogenic zone.

29

自然災害科学 J. JSNDS 40 -1（2021 ）（2）津波履歴解析

た30-32）。現時点の解析結果では，南海トラフ巨大

海域及び陸域の地層の中から過去の地震・津波

地震発生帯から南西諸島地震発生帯に共通した津の痕跡を検出した。陸域では表層地盤の掘削調査

波痕跡は確認できなかった。また，津波痕跡評価などから津波浸水や地殻変動の履歴を，海域ではから，南西諸島域では発生間隔はおよそ400〜600

海底調査から地震・津波の発生履歴を解明し，そ年，南海トラフ域では繰り返し間隔がおよそ200の年代や拡がりから南海トラフ沿いにおける津波

年から300年と評価され， 2 地域間の繰り返し発履歴の解明研究を行った。判明した津波履歴は適生間隔の違いが確認された33）（Fig. 6）。

宜，シミュレーション研究に提供し，南海トラフ
巨大地震の発生パターンの多様性研究に貢献しFig. 5 Three-dimensional structure from Nankai trough to Nansei Islands.

Fig. 6 Diversity of earthquake occurrence patterns from Nankai trough toNansei Islands seismogenic zone. Tsunami recurrence inter val isdifferent between Nankai trough and Nansei Islands.

30

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果（3）南西諸島域地震研究

等の地殻変動データや相似地震のデータをコンパ

南海トラフから南西諸島海溝にかけて，広帯域イルした観測データベースを構築した39, 40）。これ

海底地震観測により，トラフ付近の低周波イベン

らの情報は南海トラフ巨大地震発生の多様性の理トの解明と地震活動の詳細な解析を行った。この解に大きく貢献するものである。

結果はプレート境界のすべり特性の解明，さらには巨大地震発生域の高精度推定に貢献するものである。主な研究成果としては，地下構造解析により南西諸島域では，津波地震の発生場の詳細を明らかにした34-38）（Fig. 7）。

（2）プレート境界すべりの推移予測の妥当性検証と予測の試行
過去の地震やゆっくりすべりの観測データを逐次入力し，シミュレーションデータベースと比較するデータ同化の模擬テストを行った。そして，

3. 3		サブ2－2：巨大地震発生域調査観測研究（シミュレーション分野）（1）地殻変動観測データのコンパイルと解析，
データベース化
スーパーコンピュータ「京」等で計算された

次の豊後水道のゆっくりすべりや東北地方太平洋沖地震後の余効すべり等に対して予測の試行実験を行い，これらを通して同化手法や予測の問題点を洗い出し，改善に必要な知見を得ることができた41-49）。

多数の地震シナリオとその前後のゆっくりすべ

また，精度の異なる複数データを用いる場合のりのシミュレーション結果のデータベースと，尤度評価やリアルタイムでデータを取り込みながGEONET・DONET・水準測量や三辺・三角測量

らモデルパラメータや初期値を更新できるように

Fig. 7 Characterization of Nansei Islands seismogenic zone.
Based on crustal structure analyses, it turned out that there is the risk of tsunami-earthquake
occurrence.

31

自然災害科学 J. JSNDS 40 -1（2021 ）データ同化手法の改善を行い，臨時情報発令後にむ繰り返し発生システムであることが推定され必要とされる推移予測システムの基本モデルのプた。この 2 つの地震発生パターンは相補的である

50-52）（Fig. 8）。研究成果とと考えられる。この多様性を踏まえた予測モニタ

して，1854年安政東海地震と1944年東南海地震発

リングシステムを試作し，有効性を検証した（Fig.

生評価にもとづき，南海トラフ地震は多様性に富9）。この南海トラフの過去地震の震源再解析に

ロトタイプを構築した

Fig. 8 Case study of application of prediction methods that can follow
changes to actual data. The assimilation method using actual data isapplied to transition prediction.

Fig. 9 New insights of diversity on Nankai trough recurrence pattern.
Based on some kinds of research results including obser vation,
simulation, field sur vey and document investigation, the analysis
about detailed diversity of Nankai trough recurrence pattern isadvanced.

32

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果

加え，国内外を含む他の地震発生帯での巨大地震性（多様性）に伴う短周期強震動と長周期地震動の震源解析，並びに地震発生シミュレーションのの予測のバラツキを適切に評価し，防災に資する

結果等を参考に，南海トラフで発生する巨大地震

ことのできる実用的なハザード評価を行った56）。

の震源特性と連動様式の一般化（レシピ）を図っ

今後の予測研究における課題と展望を Fig. 12に示す57）。

た。
一方，津波堆積物や津波石の移動を考慮した津波シミュレーション法を開発し，周辺諸国を含めて古文書等の記録を集めることにより，データ

4 ．防災対策に資する南海トラフ地震調
査研究が少ない過去地震の震源過程を評価した53, 54）（Fig.

2019年度に南海トラフ広域地震防災プロジェク

10）（Fig. 11）。また，史料調査や津波調査等に基トが終了し，2020年度より，文部科学省の委託研

づき，過去の南海トラフ地震の震源モデルと津波

究「防災対策に資する地震調査観測研究」が 5 ヶ波源モデルを明確化して，次の南海トラフ地震の年の地震研究プロジェクトとして開始された。新シナリオ作りに反映させるとともに，南海トラフ

規プロジェクトは，前の「南海トラフ広域地震防地震と南西諸島海溝地震の連動可能性などの評価

災研究プロジェクト」の研究成果を踏まえ，a）臨を行った。

時情報が発令した際の推移予測の高度化のために

さらに，強震動・津波シミュレーション手法の即時解析システム構築を目的とした地殻活動情報

大規模並列化 を進め，高分解能・広帯域化する創成研究，b）防災情報基盤の創成による「命ととともに，プレート詳細形状・物性モデルと高分社会」を守る地震防災情報研究ならびに c）研究

解能地殻・堆積層モデルを結合した高分解能地下

成果の情報発信による減災研究の推進と情報リテ構造モデルを構築して，巨大地震シナリオの高度

ラシー向上を推進ならびに評価する創成情報発信なハザード評価を行った。具体的には，震源や地研究から構成されている。

55）

下構造モデルの不確定性と地震シナリオの不確実

Fig. 10 Results of tsunami evidence analyses in 1854 Ansei Nankai troughearthquake. Estimated tsunami height has two peaks in tsunami
damaged area. It is very important information to understand Nankai
trough earthquakes.

33

自然災害科学 J. JSNDS 40 -1（2021 ）5 ．まとめして様々な南海トラフ巨大地震研究が進められ，

およそ100年から200年の間隔で繰り返し発生す

地震像の把握や減災研究において多くの有益な研る南海トラフ巨大地震は，まさに国難級の地震津究成果が得られてきた。しかしながら，実際には波災害を引き起こすものであり，その被害軽減と

東日本大震災を引き起こした東北地方太平洋沖地

事前復興プロセスは日本の未来構築において必要

震発生の予測が難しかったことから，国は南海ト

不可欠である。これまで文部科学省の委託研究とラフ巨大地震の被害軽減を目的として「臨時情報Fig. 11 Comparison of tsunami model between 1854 Ansei Tokai and 1944
Showa Tonankai earthquake based on tsunami evidence analyses.
The estimated uplifting and subsiding areas are not same between
1854 Ansei Tokai and 1944 Showa Tonankai earthquakes.

Fig. 12 Discussion on the ground design of transition prediction system
around Nankai trough cr ustal activities. After discussion anddeveloping the transition prediction system, we will implement it for
Nankai trough earthquake temporary information.

34

金田：南海トラフ巨大地震研究プロジェクト成果発令制度」を定めた。これは南海トラフ巨大地震
震源域において半割れ，一部割れあるいはプレー
ト境界域において異常な滑り現象が観測された場合に発令されるもので，短時間で津波浸水が想定される沿岸域の市民へ迅速な避難を促すものである。
今後は，臨時情報発令後の地殻活動の推移予測を行い，より信頼性の高い臨時情報の発表に貢献することが重要である。そのためには，すでに紀伊半島沖周辺に設置されている地震津波・観測監
視システムである DONET やこれに接続されている長期坑内計測システムデータ，室戸沖から日向灘に構築中の海底観測網 N-NET データさらには陸上の観測データ活用が不可欠である。一方，
リアルタイム観測データ活用では，スーパーコン
ピュータ等を用いた推移予測研究の高度化や地域性を踏まえた災害イメージの 4 次元化も同様に重要である。減災研究として，インフラ整備に資す
る工学的研究と推移予測研究の深化ならびに災害対応として，災害情報を適切に発信し，正しく理解するための情報リテラシーの向上研究も今後の喫緊の課題である。国難級の南海トラフ巨大地震の被害軽減と迅速な復旧復興のためには，東日本
大震災はじめ過去の地震災害の教訓を活用しあら
ゆる科学技術を統合化した減災科学の推進と人材育成が必要不可欠である。

謝辞
本研究の委託元である文部科学省はじめ本研究
プロジェクトに関わった名古屋大学福和伸夫教授，海洋研究開発機構小平秀一部門長，東京大学
古村孝志教授はじめすべての研究者，関係機関に感謝いたします。

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要

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和元年度 地球惑星科学専攻（地球物理学分野）
修士論文，2020．
53）原 田 智 也・ 西 山 昭 仁・ 佐 竹 健 治・ 古 村 孝 志：
明応七年六月十一日（1498年 6 月30日）の日向
灘大地震は存在しない−『九州軍記』の被害記
述の検討−，地震第 2 輯 第70巻，pp. 89-107，
doi:10.4294/zisin.2016-13地震，2017．
54）今井健太郎・石橋正信・行谷佑一・岩瀬浩之・
高橋成実・堀 高峰・安田容子・蝦名裕一：紀伊半島沿岸の1854年安政東海・南海地震における津波痕跡高の再評価，第35回歴史地震研究会，
2018．
55）Fur umura, T.: Radiation and development ofshor t- and long-period ground motions fromthe2011Off Tohoku, Japan, Mw9.0 earthquake,
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and wave propagation simulations GeophysicalResearch Letters, pp.138-147, 2018, https://doi.
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57）Bangs, N. L., K.D. McIntosh, E.A. Silver, J.W.
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2014.
（投稿受理：令和 3 年 2 月12日）

旨

2013年の文部科学省委託による「南海トラフ広域地震防災研究プロジェクト」の成果について解説する。防災の分野では，2011年の東日本大震災被害から得られた教訓，時空間スケールの相違による推定，将来の社会環境の時空間変化に基づく予備復興計画について研究がなされた。
それらは，災害シナリオと災害情報プラットフォームを使用した地域研究グループでのワーク
ショップにて統合され，情報普及を促進するために利用された。調査・観測・シミュレーショ
ン研究の分野では，三次元地震発生帯構造を有する南海トラフの地震像と，高度なシミュレー
ション研究，津波史調査，歴史文献調査に基づく地震発生多様性の評価を研究した。その結果，遷移予測の基本システムが得られた。