2014年12月27日

第４回 巨大津波災害に関する合同研究集会

確率論的津波ハザード評価とフラジリティ評価を用いた津波リスク量の把握

福谷 陽
東北大学災害科学国際研究所
地震津波リスク評価（東京海上日動）寄附研究部門

本研究の動機◆東北地方太平洋沖地震発生以降，多数の地震シナリオを用いた確率論的な津波ハザード評価手法の研究が活発になってきている（土木学会,2012; 平田ら,2014; (独)原子力安全基盤機構, 2014）．
◆また一方で，東北地方太平洋沖地震津波の被害データを用いた建物のフラジリティ（脆弱性）評価に関する研究も行われてきた（Suppasri ら, 2013など）．
◆しかしながら，これら津波ハザード評価やフラジリティ評価に関する研究成果だけでは，実際に我々が生活している建物の津波に対する危険度(リスク)を具体的に知ることは困難である．

確率論的津波ハザード評価

建物のフラジリティ評価（確定論的）津波ハザードマップ

本研究の目的Annaka ら(2007) が提案したロジックツリーを用いた確率論的津波ハザード評価の手法を応用し，陸上の地点における津波浸水深を確率論的に評価した後，津波による建物のフラジリティ評価の情報と結合させることで，特定の地点に立地する特定の建物が保有する津波リスクを定量的に評価することを目的とした．

研究の流れ沿岸における確率論的津波波高の算出（Annaka et al. (2007)）
再現期間別の津波浸水域の推定
確率論的ハザード情報とフラジリティ情報を用いた津波リスクの定量化

対象地域
福島県相馬港相馬港

研究の流れ沿岸における確率論的津波波高の算出（Annaka et al. (2007)）
再現期間別の津波浸水域の推定
確率論的ハザード情報とフラジリティ情報を用いた津波リスクの定量化

対象地域
福島県相馬港
相馬港

対象地震領域とロジックツリー

波源域
三陸沖北部
プレート間大地震

JTN1_1※繰り返し発生する地震◆日本海溝沿いの１１地震領域を選定した◆地震領域は、防災科学技術研究所が公表する確率論的地震動予測地図で用いられている海溝型地震領域の一部を利用した◆地震領域毎にロジックツリーを構築した◆ロジックツリーの分岐は全部で1800分岐

マグニチュード範囲
1/3

Mw=8.2

1/3

Mw=8.3

1/3

Mw=8.4

アスペリティ位置

1/3

北端

0.25

1/3

中央

0.5

1/3

南端

0.25

58年
97年

Mw=7.4

JTN1_2

Mw=7.5※繰り返し発生する地震
以外の地震

Mw=7.621年

宮城県沖地震Mw=7.3

15年

JTN2

Mw=7.4※繰り返し発生する地震

三陸沖南部海溝寄り地震

中央

14年

38年

Mw=7.5
Mw=7.8北端

37年

Mw=7.9

中央

109年

Mw=8.0南端

161年

三陸沖南部海溝寄り地震

Mw=7.4

中央

42年

Mw=7.6

宮城県沖＋三陸沖南部
海溝寄り連動地震

Mw=8.0北端

66年

Mw=8.1

中央

218年
1260年

三陸沖北部から房総沖の海溝寄りのプレート内大地震（正断層型地震）

JTNR

福島県沖プレート間地震

JTS1

Mw=8.2

南端
北端

56年

Mw=8.0中央

103年

Mw=8.1

南端191年

Mw=8.1

北端

174年

Mw=8.2

中央

575年

Mw=8.3

南端

3324年

中央

206年

茨城県沖地震Mw=7.4

IBRK

Mw=7.5
Mw=7.60.20

浅部の北端

45年

東北地方太平洋沖地震

Mw=8.90.20

中間

335年

TOHOKU

Mw=9.0

0.20
0.20

浅部の中央

600年

σ = 0.223
σ = 0.300

0.20
0.05

σ = 0.372

σ = 0.438

過去400年で4回発生

過去575年で1回発生

過去412年で2回発生

15年

中央

Mw=9.1

0.35

過去218年で1回発生

582年

Mw=7.50.40

過去127年で3回発生

89年

Mw=7.3
Mw=7.4

計算波高の対数標準偏差σ

過去220年で3回発生

93年

Mw=7.9【全波源共通のロジックツリー】過去110年で4回発生

21年

Mw=7.5※繰り返し発生する地震
以外の地震

JTT

過去127年で9回発生

53年

JTN3_1三陸沖北部から房総沖の海溝寄りのプレート間大地震（津波断層）

過去412年で4回発生

10年

中央

※繰り返し発生する地震

JTN2+JTN3

再現期間・信頼区間の設定根拠（※）

197年

三陸沖北部
プレート間大地震

JTN3_2対象とした地震領域（上図）とロジックツリー（右図）

平均発生間隔中間
0.20

対数標準偏差の打切り

0.75

±2.3σ

0.25±10σ

浅部の南端

26年

過去127年で5回発生

過去2400年で4回発生

1148年

（※）
地震調査研究推進本部(2011)の評価文より

上図の11地震領域のロジックツリーの各々に左図の全波源共通のロジックツリー(全8分岐)を加えて、ロジックツリーを完成させるロジックツリーの分岐の詳細
波源域
三陸沖北部
プレート間大地震

JTN1_1※繰り返し発生する地震

マグニチュード範囲1/3

Mw=8.2

1/3

Mw=8.3

1/3

Mw=8.4

アスペリティ位置
1/3

北端

0.25

1/3

中央

0.5

南端

0.25

1/3

計算波高の対数標準偏差σ

平均発生間隔
58年
97年

0.40

σ = 0.223

0.35

σ = 0.300

0.20

197年
0.05

σ = 0.372

対数標準偏差の打切り

0.75

±2.3σ

0.25±10σσ = 0.438◆モーメントマグニチュード（Mw）－地震動の長期評価で決定されたモーメントマグニチュード±0.1Mw◆アスペリティ位置－断層の長さが150 km 以上の場合に，断層中心と断層の両端付近にアスペリティが位置する3 通りの分岐を設定－東北地方太平洋型地震領域については，間にアスペリティが位置するケースを加えて，5 通りの分岐を設定◆平均発生間隔－地震動の長期評価で決定された平均発生間隔に，信頼区間を考慮した3 通りの分岐を設定した．地震の平均発生間隔はポアソン過程を仮定して算出している．
◆津波計算波高の対数標準偏差－Annakaら (2007) で示されている値◆対数標準偏差の打切り－Annakaら (2007) で示されている値

津波数値計算手法と計算領域◆各ロジックツリーの分岐の条件から，断層パラメータを生成し，津波数値計算を行った．
【断層パラメータ】
緯度、経度、長さ、幅、傾斜角、すべり角、すべり量、深さ、走行

方程式系

2次元非線形長波方程式（東北大学TUNAMI model）

座標系

緯度経度座標系

数値積分法

Staggered leap-frog 差分法

メッシュサイズ

15秒（約450m）
津波数値計算の条件

時間刻み

1.2秒

地盤変位量計算

Okada(1985)式

津波数値計算の条件

津波数値計算の領域

沿岸における確率論的津波波高の算出◆各地点の津波計算結果の最大値に対数標準偏差（ばらつき）を適用して，超過確率分布を描くことで，津波ハザードカーブを得る．（土木学会（2012））（土木学会（2012）,JNES（2012）より引用）

沿岸における確率論的津波波高の算出◆1800本のロジックツリーから得られるハザードカーブを統計処理して，それぞれ，5%fractile点・50%fractile点・95%fractile点を繋いだ曲線，および，平均曲線を描いた◆津波ハザードカーブを利用することで，ある地点において，ある再現期間で発生する津波を起こす地震領域を特定することが出来ると考えられる．
（平均的な津波ハザードカーブの結果）

1

0.05 fractile curve

年超過確率 (year-1)

0.50 fractile curve
Simple average curve

0.1

0.95 fractile curve
0.01

0.001

0.00010510津波波高 (m)15

相馬港沖合（水深10m地点）の津波ハザードカーブ

数値計算結果ハザードカーブから読み取った再現期間

研究の流れ沿岸における確率論的津波波高の算出（Annaka et al. (2007)）
再現期間別の津波浸水域の推定
確率論的ハザード情報とフラジリティ情報を用いた津波リスクの定量化

対象地域
福島県相馬港
相馬港

津波遡上計算手法と計算領域◆各地震領域の断層パラメータを用いて，再度，津波数値計算を行い、遡上領域まで計算する

方程式系

2次元非線形長波方程式（東北大学TUNAMI model）

座標系

日本平面直角座標系第IX 系

数値積分法

Staggered leap-frog 差分法

メッシュサイズ810m，270m，90m，30m，10mと5段階ネスティング

時間刻み

0.1秒

地盤変位量計算

Okada(1985)式

津波数値計算の条件
津波数値計算の領域

確率論的津波遡上評価◆津波ハザードカーブによって，ある再現期間で発生する津波を起こす地震領域を特定したので，その地震領域の断層パラメータを用いて計算した浸水領域は，その再現期間の浸水領域であると推定することができる．

確率論的津波ハザードマップ

リスク評価地点における浸水ハザード情報

研究の流れ沿岸における確率論的津波波高の算出（Annaka et al. (2007)）
再現期間別の津波浸水域の推定
確率論的ハザード情報とフラジリティ情報を用いた津波リスクの定量化

対象地域
福島県相馬港相馬港

ハザード情報とフラジリティ情報を用いた津波リスクの定量化◆浸水ハザード情報と建物のフラジリティ情報を用いることで，損害確率と再現期間で表されるリスクカーブを得ることができる．

一般的に「リスク」は「影響度・損失度」とその「発生頻度」の積。
リスクカーブの下方の面積が津波リスクの期待値と言える。

津波リスクの定量化（積分値）

結論◆本研究では，ロジックツリーを用いた確率論的津波ハザード評価手法を応用して確率論的に津波遡上浸水深を評価し，フラジリティカーブの情報と結合させてリスクカーブを導出することで，津波リスクを定量化する手法を提案した．
◆津波リスクは，津波ハザード評価の情報や津波フラジリティ評価の情報を個々に捉えていたのでは理解出来ず，これらの情報を組み合わせて考えることで初めて理解出来る．
◆今回提案した手法は，国内外を問わず別地域にも応用が可能であり，津波ハザードの大きさが相違する別地点に立地する建物が保有する津波リスクを定量的に評価して，今回の結果などと比較・検討することが可能である．
◆本研究で提案した津波リスクの定量化手法は，防災，土木・建築，不動産，保険等の分野における意志決定時の指標として，有効に活用されることが期待できる．