新潟県沿岸域へ到達する可能性のある津波の予測について

水工学研究室

政井 雄大

指導教員
1.

序論

1.1 はじめに

犬飼直之

時の津波発生の可能性や，津波到達時間，規模などを推定した．

新潟県は日本海沿岸に位置しており，たびたび津波の被害を受けている．過去に新潟県に到達し2.

日本海東縁部における本海東縁部における津波予測
東縁部における津波予測

た津波を発生させた地震としては，1964 年 6 月

地震調査委員会(2003)は，北海道沖から新潟県16 日に発生した新潟地震や 1983 年 5 月 26 日に発沖にかけての日本海東縁部に沿って 8 つの領域に生した日本海中部地震，1993 年 7 月 12 日の北海区分し，各領域において M7.5 以上の大地震が繰

道南西沖地震など日本海を震源とする地震が挙り返し発生すると考え，記録がある北海道西方沖，げられる．新潟県における津波による物的被害は

北海道南西沖，青森県西方沖，山形県沖，新潟県

日本海中部地震で漁船 40 隻に被害が及び，新潟北部沖については，地震発生間隔および近い将来地震では津波と液状化現象による地下水の噴出での発生確率を推定している．また記録のない地が重なり，新潟市で 10,000 世帯以上に床上浸水の震空白域である北海道北西沖，秋田県沖，佐渡島被害があった．

北方沖については，地震性堆積物，津波堆積物の津波による被害の軽減には，津波を沿岸で食い地質学的データなどから，過去に発生したと推定

止める防波堤の建設が挙げられ，その高さの設定される M7.5 以上の地震の発生間隔，近い将来でには津波の高さを予測する必要がある．また，実の発生確率を推定している．図 2.1 に地震調査委

際に地震が起きた際に津波の有無や規模を迅速員会(2003)による領域区分と，記録がある M7.5 以に判断する必要がある．地震調査委員会(2003)は上の地震の震源地，ユーラシアプレートと北米プ日本海東縁部で発生する可能性のある M7.5 以上レートの境界を示した．の地震について，過去の地震発生記録や，地震性
プレート境界ユーラシアプレート

北米プレート
1940

堆積物，津波堆積物の地質学的データから，その北海道西方沖
1993

地震の規模，発生間隔，発生確率を推定している．

北海道西方沖北海道南西沖

この情報を用いて過去の津波発生地震と予測さ1983

青森県西方沖れる地震を比較することで，津波の規模を予測す
佐渡島北方沖1833ることができる．

秋田県沖

1964

山形県沖

1.2 研究目的

新潟県北部沖地震発生時に津波が発生する可能性を迅速に判断する判断基準を更新し，今後新潟県沿岸域へ到達する可能性のある地震津波が発生する時期や，その際の到達時間，津波の規模を予測することを目的とした．

図 2.1 領域区分と M7.5 以上の震源地

本研究では，地震調査委員会(2003)により推定された日本海東縁部の地震発生予測を参考に，地M7.5 以上の地震記録のある地域では，発生間隔震津波の発生時期を推定し，また気象庁発行の地は最短で 500 年となっているが，最新の地震発生震年報(2009)の情報もあわせて利用して地震発生からの経過年が短いため，50 年以内の地震発生確

率はほぼ 0%と推定されている．また地震空白域

手法を参考にした．まず，最小二乗法を用いて津である北海道北西沖は 0.01~0.2%，秋田県沖は 5%波が発生した地震エネルギーと震源深さの関係

程度以下，佐渡島北方沖は 5~10%と推定されておのグラフに回帰直線をひき，直線の傾きを求めた．

り，この中で 50 年以内に日本海で M7.5 以上の地

次に津波が発生した地震のうち，地震エネルギー震が起こる可能性が最も高いのは佐渡島北方沖が最小である M5.9 の点を基準にして乖離率 5%のであり，この地震の規模は，過去に日本海で発生直線をひいた（図 3.1）．

した地震の最大値から M7.8 程度であると想定さ津波発生判断モデルれている．
80

また，この地震により新潟県沿岸域に到達する
70
震源深さ（ ｋｍ）

津波の高さを過去の津波記録から予測すると，1964 年の新潟地震の地震エネルギーは M7.5 であり，その時の海岸到達時の最大水位変動量は 4.9m60
津波発生地震50
回帰直線40
今回得られた式3020であったが，予測される地震エネルギーは M7.5

10より大きい M7.8 であるため，5m 以上になると予05.5

6.5

7.5

8.5

9.5測できる．また，第一波の到達時間は，1964 年の地震エネルギ ー（ M ）新潟地震では村上市寝屋で 10 分，新潟市で 19 分
図 3.1 新しい津波発生判断モデル程度であり，1983 年の日本海中部地震では，新潟市で 69 分，柏崎で 56 分程度であった．図 2.1 から 1964 年新潟地震の震源地は佐渡島北方沖の領

これより得られた式は M = 0.0044 D + 6.21 であ域に近く，佐渡島北方沖の地震が佐渡島近海で発る．更新前の式は M = 0.0051 D + 6.21 であり，傾生した場合，新潟県沿岸域への第一波到達時間はきが小さくなり津波が発生すると判断される領最短で 10 分程度であると考えられる．

域が若干広くなった程度であり，更新により大きな変化は見られていない．

3. 津波発生判断モデルの更新
津波発生判断モデルの更新
2007 年に能登が提案した津波発生判断基準で

4.

津波波高判断モデルの検討用いているデータに，2008 年から 2012 年までの第 3 章では地震エネルギーと震源深さの関係か津波が発生した地震のデータを追加し，新しい津ら津波発生の有無を判断する基準を作成したが，波発生判断式を作成した．新たに加えた 2008 年発生する津波の規模を地震発生直後にある程度と 2009 年のデータは気象庁発行の地震年報 2009

把握することができれば，防災上で有意ではない年版から，2010 年から 2012 年のデータは地震調かと考え，さらに震源の水深と最大水位変動量の査研究推進本部が発表したものを利用した．そのデータを用いて，地震エネルギーとの関係などをうち，2011 年の東北地方太平洋沖地震ではモーメ求めた．

ントマグニチュードで表示されており，M9.0 を気

まず図 4.1 に示すように，地震エネルギー，震象庁マグニチュードに換算して，能登が提案した源深さ，震源の水深の 3 軸のグラフに，津波が発津波発生判断モデルに用いる必要がある．複数の生した地震をプロットした．図ではそれぞれの津

地震学者（島村ら）は，東北地方太平洋沖地震を波の海岸到達時の最大水位変動量を球径と色で気象庁マグニチュードに換算すると最大で M8.4段階的に示した．また，最大水位変動量が 300cm程度であるとしているため，本研究では M8.4 と以上の点を同一スケールで表した．次に地震エネしてデータに加えた．

ルギーと震源深さの平面で表したものを図 4.2 に津波発生判断モデルの更新では，能登(2007)の示し，地震エネルギーと震源の水深の平面で表したものを図 3.3 に示し，図 4.3 の水深 1500m 以下を拡大したものを図 4.4 に示した．

図 4.4

M・水深と最大水位変動量（水深 1500m 以下）

図 4.1

M・震源深さ・水深と最大水位変動量（300cm 以上同一スケール）

図 4.1 から最大水位変動量の大きい点は震源の水深が浅く，地震エネルギーの大きい位置に分布しているのがわかる．
図 4.2 は第 3 章で更新した津波発生判断モデルに最大水位変動量のデータを加えたものである．
図から最大水位変動量は地震エネルギーが増大
すると増加傾向にあり，震源が深くなると減少傾向にあることがわかる．また，最大水位変動量 1m程度の津波は M6.5 以上の地震で発生しており，3m 以上の津波は M7.3 以上の地震で発生していることがわかる．

図 4.2 M・震源深さと最大水位変動量

図 4.3 をみると，震源の水深 1000m 程度以上で（300cm 以上同一スケール）は水深が浅くなると最大水位変動量は増加傾向にあることがわかる．また，太平洋の平均水深である約 4000m 以上の地点を震源とする地震では最大水位変動量 3m 以上の津波が発生していないことがわかる．また，図 4.4 より M7.5 以上の地震
は震源の水深が 1000m 程度以下の地点では発生していないことがわかる．さらに，震源の水深が1000m 程度以下の地点を震源とする地震では最大水位変動量 1m 程度の津波が最大であることがわ
かる．このことから，3m 以上のような大規模な津波が発生するには 1000m 程度以上の水深が必

図 4.3

M・水深と最大水位変動量

要であり，約 4000m 以上では津波波高は減少傾向（300cm 以上同一スケール）にあるということがわかる．

5.

まとめ
今後 50 年以内に，日本海で M7.5 以上の地震がの方が適していると考えられるため，そのような点を考慮した研究を行う必要がある．

起こる可能性が最も高いのは佐渡島北方沖で発生確率は 5~10%である．また想定される地震の規

参考文献
参考文献

模は M7.8 程度である．この地震により，新潟県

1) 尾崎晃 他：概説 海岸工学，森北出版

沿岸域に到達する津波の高さは最大で 5m 以上に

2) 伊藤正義 他：わかりやすい数理統計の基礎，なる可能性がある．また，津波の第一波は最短で10 分程度で新潟県沿岸域に到達する可能性がある．

森北出版
3) 能登兵衛：津波速報のための津波発生判断モ
デルの開発，長岡技術科学大学学士論文

また，能登が提案した津波発生を伴う地震の地

4) 岩崎伸一：検潮記録からみた北海道南西沖地

震エネルギーと震源深さの関係式：M = 0.0051 D

震津波，TAGS(筑波応用地学談話会誌)，6，+ 6.21 を更新し，M = 0.0044 D + 6.21 を得た．こ

pp.10-20，1994

れは，M6.21 以上の地震で海面が変動する可能性が高くなることを示している．さらに，津波発生

5) 地震研究所：新潟地震による津波，地震研究
所研究速報，第 8 号，pp.58-62，1964

判断モデルに最大水位変動量と震源の水深のデ

6) 羽鳥徳太郎，片山通子：日本海沿岸におけるータを加え検討した結果から，最大水位変動量は歴史津波の挙動とその波源域，地震研究所彙

地震エネルギーが増大すると増加傾向にあり，震報，Vol.52，pp.49-70，1977

源が深くなると減少傾向にある．また，震源の水7) 中村一明：日本海東縁新生海溝の可能性，地深 1000m 程度以上では水深が浅くなると最大水震研究所彙報，Vol.58，pp.711-722，1983

位変動量は増加傾向にあることがわかった．また，

8) 阿部勝征：津波マグニチュードによる日本付

最大水位変動量は M6.5 以上で 1m 程度，M7.3 以近の地震津波の定量化，地震研究所彙報，上で 3m 以上になる可能性がある． さらに，3m

Vol.63，pp.289-303，1988

以上のような大規模な津波が発生するには 1000m

9) 宇佐美龍夫：歴史的地震の震央位置について，程度以上の水深が必要であり，約 4000m 以上では地震研究所研究速報，第 12 号，pp.1-29，1974

最大水位変動量は減少傾向にあるという結果が10) 地震調査委員会：日本海東縁部の地震活動の出た．

長期評価，地震調査研究推進本部，2003
11) 気象庁：地震年報 2009，気象業務支援センタ

6.

今後の課題
今後の課題日本海東縁部における津波予測に関しては，過ー12) 島村英紀のホームページ，去の M7.5 以上の地震記録が各領域で一回発生しhttp://www5.pf-x.net/~sapshima/index.htmlている程度であり，地質学的データから予測を行

13) 地震調査研究推進本部，http://www.jishin.go.jp/

うのが有効であるが，日本海における堆積物の研14) 国土地理院，http://www.gsi.go.jp/

究は進んでいるとはいえず，今後更なる研究の発

15) 気象庁，http://www.jma.go.jp/jma/展を望みたい．
震源を確定した後，断層パラメータから地盤変謝辞

動量を計算し，その結果を用いて津波の挙動シミ

本研究にあたり一貫してご指導受け賜った犬ュレーションを行うことで，各地での到達規模，飼直之助教をはじめ，貴重なご意見を頂いた細山到達時間を予測することを目指したい．

田得三教授に心からの謝意を表します．

東北地方太平洋沖地震のような大規模な地震についてはモーメントマグニチュードでの計算