No.214
特集：防災科研の地震津波観測研究
防災科学技術研究所

防災科研の地震津波観測研究～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

巻頭言

防災科研の地震津波観測研究～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

地震津波火山ネットワークセンター

センター長

青井

日本は地震大国であるため地震観測は長年行われて観測網が構築されたことによる研究成果として、日本

おり、防災科研も約 50 年にわたり地震の観測を行っ

海溝海底地震津波観測網（S-net）の津波計により津てきました。防災科学技術センターとして設 立された波を震源の近くで直接観測したデータを生かして、震当初は関東・東海地方を中心に観測網を構築してきま

源の詳細なすべり像を求めることが可能となりました。

したが、1995 年阪神・淡路大震災を契機に、全国のまた、世界中のプレート沈み込み境界で発生が知られ陸域を 1,900 余りの観測点でほぼ均一に覆う観測体ているスロー地震についても、S-net によってより近く制を構築しました。また、2011 年東日本大震災によで観測することが可能となり、日本海溝のスロー地震

る津 波の大きな被害を教訓に、海域でも地震や津 波の詳細が初めて解明されました。最後に紹介するのは、の観測を行うようになりました。これらの 2,100 を超

現在のようにデジタルで観測が行われる以前の紙記録

える観測点からなる世界でも最大規模の観測網は陸海をよみがえらせ、デジタル化することで現在の知見と統 合 地震津 波火山観 測網「MOWLAS」（モウラス）

解析手法を適用する試みです。

と呼ばれており、陸から遠く離れた海域で起きる地震
も震源の近くで観測できるようになりました。

東日本大震災を引き起こした東 北地方太平洋 沖地震が発生してから 10 年の間、防災科研の地震研究はこうして得られた地震観測データには地震現象を解大きく進展してきました。このように様々な研究を通じき明かす情 報が多く含まれています。MOWLAS のて地震現象が解明されることが、震災の軽減につなが

データはインターネットで公開されているため世界中のれば幸いです。

研究者が解析しており、多くの素晴らしい研究成果が上がっています。今回の特集号では、防災科研の若手研究者が取り組んでいる世界最先端の様々な研究による成 果を紹介します。最初は、MOWLAS で蓄 積された膨大なデータを教師データとして用い、物理モデ
ルと近年著しい発展を遂げている人工知能（AI）とを合わせて適用することで、地震による地面の揺れ（地震動）を高精度に予測する研究です。次に、極値統計
解析という数学の理論を用いて、大地震後の余震による地震動の予測を可能にする研究です。海域に新たに2

真

防災科研ニュース

2021 No.214

防災科研ニュース
2021 No.214

研究室の様子

東北地方太平洋沖地震の再現

C ONTEN TS
特集

防災科研の地震津波観測研究～東北地方太平洋沖地震から 10 年の成果～

2

防災科研の地震津波観測研究 ～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

4AI と物理モデルのハイブリッドで地震の揺れを予測する

6

極値統計解析に基づく余震による揺れの予測

8

地震発生の理解に向けた S-net 津波計の活用

10S
 -net が捉えた日本海溝のスロー地震

12記
 録紙からよみがえる過去のスロー地震

研究最前線
14

岩
 手県宮古湾における津波地形変化とその流動構造の数値解析

NIED Interview
16人
 を知る × 研究を知る NIED Interview

自然災害情報室コラム
17 自然災害情報室コラム vol.1

防災科研 topics
18

防災科研 topics

お知らせ
20

高橋ひなこ文部科学副大臣が防災科研を視察

2021 No.2143

特集●防災科研の地震津波観測研究

地震津波火山ネットワークセンター

久保 久彦

研究員

くぼ・ひさひこ博士（理学） 専門分野：強震動地震学
2015 年京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻（地球物理学分野）博士後期課程修了
2015 年 4 月に防災科学技術研究所入所、2019 年 7 月より現職。
現在は、地震観測網の運用に携わるとともに、地震による強い揺れや大地震の断層破壊過程に関する研究、地球物理学分野への機械学習の応用に取り組む。
兼務：地震津波防災研究部門、南海トラフ海底地震津波観測網整備推進
本部

AI と物理モデルのハイブリッドで地震の揺れを予測する
近年発展著しい AI は日常の様々な場面において活躍しているが、 現状の AI は決して万能ではないこともわかってきている。ここでは、 地震による揺れを AI で予測しようとしたが、データの性質の問題から一筋縄ではいかなかったため、 人がこれまで培ってきた物理モデ
ルを挟むことで解決を図ったという研究を紹介する。

物のジェンダー・肌の色によって変ら、予測したい地点での揺れの強さ

わることが指摘されたことがあり、を予測することを考えます。この技

近年の AI の発展およびその活用のこれは白人男性のデータが多いとい術は将来の地震に備えてあらかじめ広がりはすさまじく、皆さんの生活

う学習データの偏りが原因とみられ行う被害予測や、地震発生時の緊急の中でも様々な AI が活躍しているとています。

地震速報に活用されており、これまAI の時代思 い ま す。 一 方 で AI は す べ て を 解
決できる魔法の杖ではないこともわ

地震の揺れを AI で予測してみると？

では地震動予測式と呼ばれる計算式が使われてきました。AI は様々な要

かってきています。AI は大量のデー

大地震が起きると、我々の社会は素が複雑に影響しあう事象について、タを学習し、データ中の構造やその強い揺れに見舞われることがありま

データに基づく予測を精度よく行う

背後の関係を知ることで、高い性能す。地震防災分野において、想定しことができるため、従来に比べて予を発揮します。そのためデータの質

た地震による揺れの強さの分布を予測精度の向上が期待されます。強震やそれをどう学習するのかが、AI の測する「地震動予測」は主たる研究

観 測 網（K-NET・KiK-net）*1 に お

性能を左右します。もしデータ内部課題の一つです。複雑な地下の構造

け る 約 20 年 間 の 地 震 の 揺 れ の 記 録に大きな偏りがある場合、それを学を考えて大規模なシミュレーションと、 広 帯 域 地 震 観 測 網（F-net）*2

習した AI の出力におかしな偏り「バを行うこともありますが、ここではによる地震の情報、地震ハザードス

イアス」が生じてしまいます。例え

より簡易な手法、つまり地震からのテーション（J-SHIS）*3 の地盤情報

ば、大手テック企業による顔認識ア

距離や地震の規模、予測地点での揺を組み合わせたデータセットを構築

ルゴリズムの性能が、対象とする人れやすさの情報などのパラメータかし、AI 分野で使われる機械学習で学4

防災科研ニュース

2021 No.214

～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

習してみました。
予測結果の例として、皆さんの記
憶にも新しい 2016 年熊本地震の本震

災・減災上看過できません。

AI と物理モデルの協同には、従来の予測式による予測と観測の差を学習した機械学習モデルを作成した上で、予測時には予測式と機械学での予測結果を図に示します。このなぜこのようなことになったのか。

習モデルのそれぞれによる予測を足し

地震の際には、図中 a にて暖色系の皆さんも肌感覚としてお持ちかと思合わせてハイブリッドで予測する手法

色で示すように 1,000gal を超えるもいますが、震度 7 のような強い揺れを考えました。

しくはそれに迫る強い揺れが複数のはごくまれにしか観測されませんが、2016 年熊本地震の本震におけるハ

地点で観測されています。一方、機弱い揺れは頻繁に観測されています。

イブリッド予測の結果を図中 c に示械学習モデルによる予測では、図中 b

このような大きな偏りが存在する地します。機械学習モデルのみで予測で示すように、1,000gal を超えるよ

震の揺れのデータを学習したために、した際に見られた強い揺れの過小評

うな強い揺れは見られず、予測値が強い揺れの過小評価というバイアス

価が、ハイブリッド予測では改善さ観測値の半分以下となってしまってが引き起こされたと考えられます。

れたことが確認できました。

います。つまり観測で見られた強いではどうするか。ここでは人がこれ

AI の活用はこれまでの手法よりも揺れを、この機械学習モデルでは再までに培ってきた知見である物理モデ

高い精度の予測につながるだけでな

現できていません。強い揺れを小さル（地震動予測式）を用いました。地く、これまでは実現できなかった予く予測してしまうというバイアスは、

震動予測式は地震の揺れに関する物理測も可能とするポテンシャルを秘め

他の地震でも確認できました。たとモデルを方程式の形で表現しているたています。今後も AI をうまく使いつえ全体の予測性能が良かったとしてめ、あまり発生したことがない事象をつ、地震防災研究を進めていきたい

も、強い揺れは建物被害に直結する

予測する場合でも、ある程度の性能をと考えています。

ものであるため、このバイアスは防発揮することが期待されます。具体的

図2016 年熊本地震の本震（Mj7.3）における地表最大加速度の（a）観測、（b）機械学習モデルによる予測、（c）ハイブリッド予測。
各地点での揺れの強さを色で示しており、 暖色系の色ほど地震の揺れが強いことを表す。同地震は学習用のデータセットに含まれておらず、 性能検証用として用いている。図中の×は同地震の震央位置を表す。

*1

強震観測網（K-NET・KiK-net）
被害を及ぼすような強い揺れを振り切れることなく正確に記録することを目的として、全国約 1,700ヶ所で強震観測を行う防災科研の観測網*2

広帯域地震観測網（F-net）
全国約 70ヶ所に設置された広帯域地震計による防災科研の観測網。はやい揺れから非常にゆっくりとした揺れまで幅広い周期の揺れを記録できる*3

地震ハザードステーション（J-SHIS）
地震防災に資することを目的に、日本全国の「地震ハザードの共通情報基盤」として活用されることを目指して作られた防災科研のサービス

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5特集●防災科研の地震津波観測研究

極値統計解析に基づく余震による揺れの予測「迅速さ」 と 「正確さ」 を両立する新たな手法開発を目指して
余震の揺れが直接の被害をもたらすことは少ない。しかし、 小さい揺れでも繰り返し長期間続くと、 避難生活や復旧活動に支障をきたす。 従来法よりも迅速かつ正確に余震活動を予測するため、 地震計記録の極値統計解析から揺れの強さや発生回数を予測する、 新しい手法の開発に取り組んでいる。

従来の余震活動予測法

確に伝えることが、余震活動予測の目標です。

とができます。

従来法の問題点

大地震の後には必ずと言って良いほ

現在の地震学のレベルでは、天気ど余震が起こります。ほとんどの余震

予報のように物理的な根拠に基づい

しかし実際には、大地震直後の地は最初の大地震より規模が小さく、揺てこれらの予測を行うことはできま

震活動が活発な時間帯における地震れが直接の被害に結び付くケースは多せん。そのため、従来法では地震活カタログの品質は、地震活動が活発

くありません。しかし、小さい揺れで動が従う 2 つの経験則に基づいて予でない通常時よりもかなり悪くなりもあまりに頻繁に長期間続くと、避難測が行われます。その 1 つは、「マグます。図 a は、2008 年岩手・宮城内生活を送る方の心身に大きな負担をもニチュードが大きい地震ほど数が少陸地震の直後に記録された地震波形

たらし、復旧活動に悪影響を及ぼすこない」という法則です。もう 1 つは、と、同じ観測点での通常時の地震波とが懸念されます。また、最初の大地「大地震からの経過時間が長くなるほ形です。通常時の地震波形には P 波

震よりもさらに大きな地震が起こること

ど、地震の数が少なくなる」というと S 波が明瞭に見られます。これらもあります（その場合、最初の大地震法則です。この 2 つの法則を、地震の到達時刻を読み取ることで、地震は「前震」と呼ばれます）。
「何日後まの発生時刻、発生位置（震源）、マグの発生時刻と震源を特定することが

でに」
「どこで」
「どれくらいの揺れが」ニチュードが記された「地震カタロできます。震源が分かれば、震源か「何パーセントの確率で起こるか」の情グ」にあてはめることで、将来の余ら地震観測点までの距離と観測され報を、大地震後できるだけ早くかつ正震の規模や数を経験的に予測するこた揺れの大きさから、マグニチュー

地震津波火山ネットワークセンター

澤﨑 郁

特別研究員

さわざき・かおる
博士（理学） 専門分野：地震学、固体地球物理学
2010 年東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻博士後期課程修了
日本学術振興会特別研究員（PD）を経て、2013 年 4 月に防災科
学技術研究所入所。
現在は、大地震直後の余震活動の早期予測、地下構造変化のモニ
タリング、洪水等に伴う非地震性の振動検出等に関する研究に従事。
兼務：地震津波防災研究部門

6

防災科研ニュース

2021 No.214

～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

図

極値統計解析に基づく揺れ予測の流れ。
（a）
大地震直後の地震計記録。図中右下に同じ時間スケールでの通常時の地震波形を示す。（b）（a）の地震計記録について、 1 分毎の最大値に白丸をつけたもの。
（c）
極値統計解析に基づく
極値分布の当てはめ。白丸は１分毎の揺れの最大値。青線は実際に起こった最大の揺れの推移。
（d）3 時間後時点で予測した 4 日後までの最大の揺れの確率分布と、 実際に起こった最大の揺れ（赤矢印）。

地震カタログを使う従来の方法ではで生じる確率が高いかを推定したもところが、大地震の直後には非常なく、地震カタログを作るための元のです。ここでは、最大の揺れが１に多くの地震が起こるため、地震計となる、地震計記録そのものを予測～3cm /s の範囲で生じる確率が最もではそれらの地震波が重なり合ってに用いる方法を考えました。

高いと予測されました。実際に 96 時

ドが推定できます。

記録されます。地震波が重なり合う

図 b のように、地震計記録を一定間後までに起こった最大の揺れの大記録からは、どの揺れがどの地震のの時間間隔ごとに区切り、その中でき さ は 2.8 cm/ s（ 赤 矢 印 ） と な り、P 波、S 波かを識別することが非常にの揺れの最大値を計算します（図 b

予測幅の範囲内でした。この結果は、

難しく、到達時刻を読み取れない、の白丸）。それを経過時間順に並べる

地震発生後数時間以内に新手法が適あるいは間違えて読み取ってしまうと、最初は大きな揺れが頻繁に起こ用できることを示しています。

ことが頻繁に起こります。これが大りますが、時間が経つごとに大きな

他にも、新手法の従来法にはない

地震直後に地震カタログの品質が落

揺れが起こる回数が減ります ( 図 c)。

実用上の様々なメリットとして、マ

ちる主な原因です。

この時間間隔ごとの最大値は「極値グニチュードではなく揺れの強さを

正確な地震カタログが整備される分布」と呼ばれる分布に従います。

予測できる、普段の何倍の地震活動

までには、通常、大地震から数日～極値分布を使うと、将来の任意の時が起こっているかを示すことができ数週間以上の時間がかかります。し点で任意の強さの揺れを起こす確率る、 な ど が 挙 げ ら れ ま す。 一 方 で、かし、発災後 72 時間が救助の要とさを計算できます。この極値分布を扱

余震活動の推移が先に述べた 2 つのれている中、正確な予測に数日以上う解析法を「極値統計解析」と呼び法則から外れる場合には適用できなかかる従来の方法では、真に必要とます。

いという課題もあります。今後は多される余震予測情報を提供することができません。

極値統計解析を用いた新手法
以上の問題を解決するため、私は、

図 d の棒グラフは、岩手・宮城内

くの事例を調査し、この手法の適用

陸地震の 3 時間後時点で得られた地震

範囲を見出し、改良を重ね、実用に計記録（図 c 赤線の左側）に極値分布足るシステムの構築につなげていきをあてはめて、96 時間後（図 c 全体）たいと考えています。

までに起こる最大の揺れがどの範囲

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特集●防災科研の地震津波観測研究

地震津波火山ネットワークセンター

特別研究員

久保田 達矢くぼた・たつや

博士（理学） 専門分野：地震学
2017 年 4 月に防災科学技術研究所 入所、現職。
現在は、S-net をはじめ沖合の津波観測網データを活用し、地震発生過程の理解のための基礎的研究や津波予測システムの研究開発に従事。
兼務：地震津波防災研究部門

地震発生の理解に向けた
S-net 津波計の活用

S-net 津波観測網が明らかにする沈み込み帯の地震発生メカニズム
防災科研では、日本海溝海底地震津波観測網（S-net）の津波計を活用した津波即時予測手法の研究開発を進めている。 一方、 S-net は地震発生のメカニズムの理解など基礎研究の側面からも非常に重要な観測網である。ここでは，東北日本沈み込み帯における地震発生
現象の理解に向けた研究において、 S-net の津波計が活用されている事例を説明する。

2011 年東北沖地震と S-net
東北地方はプレート同士がぶつか

直接観測できる海底ケーブル式観測

城県・福島県で津波警報、そのほか網として、沿岸津波予測に利用されの太平洋沿岸で津波注意報が発表さています。

れ、宮城県の仙台港では最大 140cm

り合う「沈み込み帯」に位置します。

一方、津波計として利用されていほどの津波が記録されました。この2011 年に発生した東北地方太平洋沖

る S-net の海底水圧計は、海域で発とき、S-net の津波計でも津波を観測

地震（以下、東北沖地震）は、この生する地震の発生メカニズムの理解、しました（図 1・右）。

沈み込み帯で発生したプレート境界という側面からも非常に重要な観測型地震でした。

網です。本記事では、S-net の津波計

詳細な 「すべり像」 の推定

東北沖地震の発生を受け、防災科

が東北沖の地震発生の理解にどのよ断断層面がずれ動いた量をすべり研によって東日本の沖合に日本海溝うに貢献しているかを説明します。

量と言いますが、S-net の津波のデー

海底地震津波観測網（S-net）が整備
さ れ ま し た（ 図 1・ 左 ）。S-net が 整

2016 年福島県沖の地震タを解析することにより、断層のどこがどれだけずれ動いたか（「すべり備されるより前は、沖合の観測点は2016 年 11 月 22 日、福島県の沿岸分布」）を推定することができます。

まばらで、数えるほどしかありませから 50 km ほど沖合の大陸プレート

図 2・ 上 に S-net の 津 波 記 録 を 解 析んでした。S-net は、東北沖の広範囲内部でマグニチュード 7.4 の地震がし、推定されたすべり分布を示しまに展開され、海域での地震・津波を発生しました。気象庁によると、宮す。大きくすべった範囲は 25km ×

8

防災科研ニュース

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～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

20km ほどに広がっており、そのな
かでも濃い赤色で示した特に大きくすべり像から見えたもの

ずみよりも大きなひずみを解消していたことが分かりました。このこと

地中深くにある岩石は、外から様々から、2011 年東北沖地震によるひずな力を受けて変形しています。そのみ増加が 2016 年福島県沖の地震の直S-net の観測点は震源域を取り囲む

変形に耐えきれなると、変形を解消

接の原動力になったのではなく、東ように広範囲に分布しており、かつ、するようにずれ動きます。これが地北沖地震の前からすでにある程度の震央のすぐそばで津波を観測しまし震です。この変形の度合いのことをひずみが蓄えられており、東北沖地た。一方で、震源域から遠くにしか「ひずみ」といいます。 断層のすべ

震が地震発生の「最後のひと押し」

観測点がなかったらどうなるでしょり分布が得られると、その地震を引となったと考えられます。

うか。図 2・下は震源域から遠く離れき起こした断層にどのように「ひずた観測点の記録のみ使ってすべり分

み」が蓄えられていたのかが分かり布を推定したものです。図 2・左に示ます。2016 年の福島県沖の地震の震

沖合の地震の詳しいすべり像が分したように近くの観測点を使った結源周辺では、2011 年の東北沖地震にかると、東北沖地震が東北の沈み込果と比べると、ぼやけた分布になり

よってひずみが増加し、地震が起こ

み帯の地震活動に及ぼした影響の理ました。これは、震源域近くの記録

りやすくなったことが過去の研究で解につながります。東北沖地震に関を使っていないためにすべりの様子報告されてきました。

して、未解明の謎はまだ多く残されすべった領域がやや北側にあることが分かりました。

東北沈み込み帯の今後が詳しく解像できていないことを意し か し、2016 年 福 島 県 沖 の 地 震ています。東北沖をはじめ，各地の味し、震源域そばの観測点が詳しいのすべり分布をもとに、地震時に解沈み込み帯で発生する巨大地震と関すべりの様子を知るために重要であ消されたひずみを計算したところ、連する諸現象の理解をより深めるた

ると言えます。

2011 年東北沖地震により増加したひめには、S-net のデータが大いに貢献
していきます。

図 1 （左）S-net の観測点の配置。
（右）福島県沖の領域の拡大図（左図中の灰色四角の領域）。
2016 年の福島県沖の地震の震央位置を星印で示している。

図 2 （上）S-net の全観測点を使用した場合に推定される2016 年
福島県沖の地震のすべり分布。
（下）震源域から遠い観測点のみ使用した場合。
色の濃淡はすべり量を示す。
すべり量 100cmごとに等値線（コンター線）を描いている。

2021 No.214

9特集●防災科研の地震津波観測研究

S-net が捉えた日本海溝のスロー地震
スロー地震は世界の様々なプレート沈み込み帯で観測されている。しかし、 北海道から東北地方の太平洋沖の日本海溝では、これまでの陸域の観測網を用いた解析では、 スロー
地震をはっきりと捉えることは困難であった。 今回、 新たに整備された日本海溝海底地震
津波観測網（S-net）の記録を用いることにより、 日本海溝のスロー地震の詳細を初めて明らかにすることができた。

スロー地震
スロー地震は通常の地震よりもゆっくりと断層がずれ動く現象です。

震の発生との関連性が指摘されていを開始しました。観測データは、観測ます。

点を結ぶ海底ケーブルにより、陸上までリアルタイムで伝送されます。海域

日本海溝のスロー地震を震源とする地震や津波を早期に検知

防災科研が兵庫県南部地震以降に日スロー地震は十勝沖や東北沖の日本することができるようになり、被害の本全国を対象に整備した高感度地震

海溝でも起きていることが確認されて軽減に役立てられています。また、海観測網（Hi-net）により、西南日本

いました。しかし、その発生域は陸域域のスロー地震の把握にも S-net は有の南海トラフで初めて発見されましの観測網から遠く離れており、十分な効です。S-net の高密度な観測体制にた。その後、同様の現象が世界各地精度で検出することが難しく、正確により、スロー地震のゆっくりとした微のプレート沈み込み帯で次々と観測捉えることは困難でした。

弱な揺れを近くの複数の観測点で捉えされています。強い揺れを伴わない

そ の よ う な 中、 防 災 科 研 で は、ることができ、その位置や発生時刻をため、スロー地震が直接被害を生じ2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方

高い精度で特定することが可能になりさせることはありません。しかし、太平洋沖地震を契機に、北海道沖かました。

巨大地震が発生するプレート境界のら房総半島沖までの海底に、観測点

S-net の記録から、十勝沖や三陸沖同じ面上で、巨大地震の震源域周辺

150 ヶ所からなる日本海溝海底地震

でスロー地震が繰り返し発生する様子

で起きていることが分かり、巨大地

津波観測網（S-net）を整備し、運用が確認されています。図 a に示したよ地震津波火山ネットワークセンター

主任研究員

田中 佐千子
たなか・さちこ

博士（理学） 専門分野：地震学
日本学術振興会特別研究員を経て、防災科学技術研究所入所。
現在は、高感度地震観測網（Hi-net）の運用と観測データを用いた地震・スロー地震活動評価の研究に従事。
兼務：地震津波防災研究部門、南海トラフ海底地震津波観測網整
備推進本部、地震津波火山ネットワークセンター高感度地震観測管理室

10

防災科研ニュース

2021 No.214

～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～

(b)

(a)

80

70 60

50 40 30

20
2003年十勝沖地震

10

42̊N

1968年
十勝沖地震

日本

海溝

42̊N

40̊N

40̊N

50 km
142̊E
図

144̊E

146̊E

1994年
三陸はるか沖地震
142̊E

144̊E

50 km
146̊E

S-net の記録から検出された三陸沖北部のスロー地震（赤丸）。（a）青のバツ印および緑の菱形は、陸域の観測網の記録を用いて検出されたスロー地震。
灰色の破線は、 海面からプレート境界までの深さ。（b）輪郭線は巨大地震の震源域、 星印はそれらのすべり開始域。紫丸は 1994 年三陸はるか沖地震
の余震。

うに、
その発生場所（赤丸）は、プレーうに、通常の地震とスロー地震の震源め、そこでのスロー地震の把握は、陸ト境界までの深さが 10 ～ 25 km の帯域が近接し、海溝に沿って空間的に棲域の観測網だけでは容易ではありませ

状の範囲に限られています。また、図み分けている様子は、南海トラフなどん。防災科研では、日本海溝の S-net

b に示したように、過去の巨大地震のの他のプレート沈み込み帯ではみられに加え、南海トラフの熊野灘と紀伊水震源域（輪郭線）に沿うように、海溝ていない特徴です。この地域では、海道沖で地震・津波観測監視システムに近いプレート境界の浅部側に分布す溝近傍のプレート境界浅部の特性が、（DONET）を運用し、また、高知県

ることも明らかになりました。

海溝に沿って大きく変化していること

沖から日向灘にかけて南海トラフ海底を示していると考えられます。

地震津波観測網（N-net）の整備を進一方、十勝沖から三陸沖にかけたス
ロー地震の帯状の分布の中に、スロー地震がほとんど検出されない空白地域

おわりにもみられます（図 a）。図 b に水色おスロー地震の詳細な分布や活動状況

よび紫の星印で示した巨大地震のすべを知ることができれば、プレート境界

り開始域は、このスロー地震の空白地の特性や巨大地震に向けてのエネル

域に位置することや、紫丸で示した三ギー蓄積状態に関する新たな知見が期

陸はるか沖地震の余震が、スロー地震

待できます。しかし、多くのプレーの空白地域を埋めるように発生していト沈み込み帯で、プレート境界の浅部

たことも明らかになりました。このよは陸域から遠く離れた海底下にあるた

めています。海域観測の進展により、スロー地震の理解や巨大地震の発生に至る過程の解明も進むことが期待されます。

2021 No.214

11特集●防災科研の地震津波観測研究

地震津波火山ネットワークセンター

松澤 孝紀

主任研究員

まつざわ・たかのり
博士（理学） 専門分野：地震学
2005 年東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。
日本学術振興会特別研究員（PD）
を経て、2007 年 4 月に防災科学技術研究所入所。2012年 9 月より現職。現在は、地震津波火山ネットワークセンターにおいて研究開発および観測網運用業務に従事。
兼務：地震津波防災研究部門、南海トラフ海底地震津波観測網整
備推進本部、地震津波火山ネットワークセンター高感度地震観測管理室

記録紙からよみがえる過去のスロー地震
高密度な地震観測網の記録をデジタルデータとしてすべて保存することが、 スロー地震の発見につながった。 スロー地震の活動は大地震の発生と何らかの関係があることも見えてきた。しかし、デジタルデータ化以前のスロー地震活動状況は、いまだ明らかでない。 我々は防災科研に残された記録紙上の地震データから、 過去のスロー地震に迫ろうとしている。

スロー地震の発見とデータが捉えられていたのです。

係があるのではと予想されています。

その後、2000 年代の IT 技術の発例えば数値シミュレーション研究か

防災科研は 2000 年 10 月より高感展にも後押しされ、北米をはじめとらは、大地震の発生が近づくと、ス

度地震観測網（Hi-net）の運用を開する世界各地でスロー地震の発見がロー地震の発生の様子が変化する可始しました。大容量のデータの保存

相次ぎ、現在も世界中で盛んに研究能性が指摘されていました。そうしは高価だったこともあり、以前は地されています。このようにスロー地

た中、2011 年の東北地方太平洋沖地

震時のデータのみを切り出して保存

震の発見に至った背景には、地震時

震や 2014 年のチリのイキケ地震など

することが多かったのですが、全国に限らない連続的な観測データの存の前にもスロー地震が発生していたに多数の高感度地震計を設置し、そ在がありました。

ことが明らかになり、スロー地震との記録をデジタルデータとしてすべて保存することは、当時としては画

スロー地震と大地震

大地震発生の関係の解明に向けた研究が注目されています。

期 的 な こ と で し た。 こ の Hi-net のスロー地震は、揺れを感じるようデータは、南海トラフでのスロー地

な通常の地震と異なるゆっくりした震の発見という大きな成果をもたらすべりで、直接被害をもたらすよう

南海トラフのプレート境界では大しました。これまで単にノイズと思なものではありません。ただしスロー

地震が 100 ～200 年程度の間隔で発われていた記録の中に、スロー地震

地震は、大地震が発生する場所の周生しており、その繰り返しは長い時の一種である微動という未知の現象

辺で多く発生し、地震と何らかの関間スケールの現象です。Hi-net の観12

防災科研ニュース

2021 No.214

過去のスロー地震を求めて

～東北地方太平洋沖地震から10年の成果～測開始から 20 年経ちましたが、こう

年代終わり頃から本格的に運用を開ことに成功しました（図 c）。この波

した時間スケールから見るとまだま

始した、関東東海地殻活動観測網の形 を 解 析 し た と こ ろ，Hi-net な どだ短期間でしかありません。数値シ

地震計記録が紙で大量に保管されてで観測した微動と同じような周波数

ミュレーションで予想されたスロー

いました（図 a）。これを丹念に観察の特徴がみられました。ただし、詳地震活動の変化は本当にあるのか、したところ、スロー地震とみられる

細な発生場所の推定にはさらなる工大地震発生に至る過程とスロー地震

波形が確認できました（図 b）。

夫が必要です。アナログ記録には地の関係はどのようなものか、そうし波形記録を目で見るだけでも、ス

震波形を紙に記録する際に１秒毎にた疑問に答えるには、長い期間の観ロー地震活動の有無はわかりますが、マークが追加されていて、これがノ測データが必要になります。現在のどこでどんな大きさの活動があった

イズとなってしまうからです。この観測を継続することは非常に重要でのかを知るには、やはりコンピュー影響を取り除くため、現在様々な改すが、それだけでなく、過去に遡る

ターでの解析が必要です。そこで我々良を重ねています。

ことでこの期間を延ばすことも可能

は、紙の上のアナログ記録をデジタ

スロー地震研究の進展には、観測なはずです。

ルデータに変換することを目指しま

データが大きな役割を果たしてきました。

した。今後も過去のスロー地震の姿

しかし、1990 年代以前については、
デジタルはもとよりアナログの記録

まず愛知県東部の地震観測点につを記録紙のデータからよみがえらせ、ですら地震以外の期間も連続した

いて、記録紙のスキャンを行い、そ大地震との関係を明らかにすること

データはあまり残っていません。たの画像データをプログラムにより解を目指し、研究を進めていきます。

だ幸運なことに、防災科研には 1970

析し、波形をデジタルデータ化する

図 （a）防災科研に保存されているアナログ波形記録のファイルと記録の例。
（b）スロー地震の一種である微動が確認された期間の記録紙の例。
記録は上下左右の４ブロックに分かれている。
（c）デジタル化したデータ（青線および紫線）
を元画像の上に表示。
（b）の橙線枠内を拡大している。

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研究

最前線

東日本大震災から 10 年。今年度の防災科研ニュースは、各号に東日本大震災や東北地方関連の観測・研究の記事を掲載します。防災科研は、防災科学の研究を向上させることで、東日本の復興を支えてまいります。

（左）水・土砂研究部門／主任研究員村上		（右）水・土砂研究部門／副部門長

智一

総括主任研究員

下川信也

岩手県宮古湾における津波地形変化とその流動構造の数値解析
はじめに
岩手県宮古湾は、アマモ場を有し、ニシンなどの水産資源の豊富な湾として重要視されています。東北地方太平洋沖地震による津波の後では、アマモ場の分布が地震発生以前と異なることが報告され、その原因は津波による海底地形の変化が湾内の流動構造に影響を与えたことに起因していると推察されることから、岩手大学小笠原敏記教授との共同研究として、津波地形変化とその流動構造の数値解析を実施しました。

東北地方太平洋沖地震津波による地形変化
地震津波による地形変化を調べるために、2011 年以前の宮古湾の海底地形データ（J-EGG500、J-BIRD、沿岸の海の基本図）と 2011 年 6 月 11 日から 21 日までの 11 日間に実施された航空レーザー測量データ（海上保安庁海洋情報部）を解析しました。これらから明らかになった地震
津波による地形変化量が図 1 です。津波発生後は、湾中央から湾奥の広い範囲にわたって地形が約 2m 浸食されており、特に湾中央部の岸付近で浸食が大きく、最大で 5m の浸食となっていました。

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防災科研ニュース

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図1

東北地方太平洋沖地震による津波発生前後での海底地形の変化量（村上ら、 2013、 土木学会論文集 B3、 pp.I_718-I_723）；
正の値は津波発生後に堆積、負の値は津波発生後に浸食したことを示す。

地震津波による地形変化が宮古湾の流動に与える影響
地形変化が流動に与える影響を調べるために、地震津
波発生前後の地形において、宮古のアメダス気象観測値、
気象庁による宮古湾の潮位の観測値、水産庁らによる水温・塩分データおよび閉伊川と津軽石川の河川流量を入力データとして与えたシミュレーションを実施しました。図
2 は、図 1 の断面 A における津波発生前後の地形での 12
月の平均的な流速分布を表したものです。これより、水深5m 以深の湾東側において見られる湾口から湾奥へ向かう
南向きの流れが、津波発生後の方が強くなっていました。
ここでは図示いたしませんが、このような解析を 2 月、5月、8 月を対象に実施した結果、東北地方太平洋沖地震津波による地形変化が宮古湾の流動構造に与える影響は、宮古湾全体に及ばないものの、局所的には流向を反転させるなどの影響を持つことがわかりました。
同様のシミュレーションで、津軽石川および閉伊川から流入する土砂の分布も調べました（図 3）。湾中央部から湾奥部にかけて震災前後での土砂輸送の状態が大きく変

図2

津波発生後の地形データを用いた計算による断面 A（図 1 参照）における12 月の計算期間中の平均流速分布（村上ら、 2013、 土木学会論文集 B3、 pp.I_718-I_723）；
正の値は北に向かう流れ、負の値は南に向かう流れを示す。

化しています。また、閉伊川河口の北部で津波発生後に土粒子が増加し、閉伊川河口の南部で減少する傾向がありました。閉伊川河口の北部は、津波発生後に海底地形の侵食が激しい一方で、南部は堆積が顕著であり、この地形変化が土粒子の輸送に影響を及ぼしたものと考えられます。
このような解析を詳細に行った結果、津軽石川起源の土砂
は、季節変化が大きく、冬季は夏季に比べて湾奥西側において粘土やシルトといった 3μm 以下の小さな土粒子が増加し、閉伊川起源の土砂では、冬季に粒径 8 および 10μmの細砂の土粒子が広域に輸送されることがわかりました。
また、地震津波は、宮古湾の土粒子輸送に影響を及ぼしており、特に閉伊川起源の粒径 8μm 以上の土粒子輸送の状
況が津波発生前後で大きく変化したことが明らかとなりました。
宮古湾の水産資源の持続可能な利用を図るためには、本研究の結果に基づき生態系モデルを用いたシミュレー
ションを実施することが必要です。今後はこれを行い、津波地形変化が生態系に対してどのような影響を与えたかなどを明らかにしていきたいと考えております。

図3

津波発生前後の 12 月における河川からの流入土砂の分布の変化（村上ら、2015、土木学会論文集 B2、pp.I_1213-I_1218）；
正値は津波発生後に増加、負値は減少したことを示す。

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研究を知る × 人を知る

NIED Interview
防災科研で働く研究者をご紹介します。
研究のことから趣味にいたるまでお聞きしました。

フランスご出身ですが、どうして日本にいらしたのですか。
フランスのパリ近郊のナンテール
生まれ、育ったのはフランス本土ので研究しているんですよ。
防災科研に来たきっかけは、当時の研究室の教授から防災科研を勧め越える監視にも地震学が応用されていて、それを専門にする研究所もあります。

られたことでした。
防災科研で研究していることを真ん中あたりにあるオーヴェルニュ

日本人からみると、フランスで地地方です。オーヴェルニュ火山帯地

震の研究が行われているのは意外な

方自然公園で有名なところです。学

印象があるようですが、フランスに

私の専門は地震物理学です。地震部 時 代 は、 地 盤 工 学 の エ ン ジ ニ ア

は、活火山がいくつもあります。カ

の数理モデルを作って地震のシミュになろうと思っていました。修士課

リブ海の仏領マルティニーク島にあレーションを行おうとしています。

程で地震学を学んで、色々なところ

るプレー山（Montagne Pelée）や、地震計を使って地震を観測する研究にたくさん旅行できて楽しいだろう

マダガスカル島近くの仏領レユニオを行う人もいますが、私は、断層破と思ったので、パリ地球物理研究所

ン 島 の フ ル ネ ー ズ 山（Piton de la

壊過程のモデルを作り、シミュレー（IPGP：Institut de Physique duFournaise）などです。ですから、地ションを通じて断層形状と地震発生

Globe de Paris）に進みました。そ

震学は盛んに研究されています。ま過程の関係を明らかにしたいと思っの後、地震の微動観測がやりたくてた、フランスは、植民地があったので、ています。なので、PC でのプログラ

日本に来て、今年３年目です。防災

地質図作成が歴史的に盛んで、それミングなどが中心の毎日です。

科 研 に 来 る 前 は、 東 京 大 学 理 学 系

が現代の地球科学につながっていま

研究科の井出研究室地震科学研究グ

す。日本ほどの人数ではありません

ループに所属していました。当時、が、地震学の研究者はたくさんいまとても難しい質問ですね。特にゴーニュージーランドで観測され、それす。活火山の観測には、たくさんのルがあるわけではないですが、みんが見たかったんです。微動は、今で地震学の知識が応用されていますが、なが自分の研究を認めてくれるととも続いていて、その地震についても

現代のフランスにはたくさんの原子てもうれしいです。

たくさんシミュレーションしていま

力発電所があり、そのため地震学のす。ニュージーランドの地震を日本研究も必要とされています。国境を地震津波防災研究部門

ピエールさんってこんな人

教えてください。

今後、どんな研究をしたいですか。

特別研究員

ロマネ・ピエール・クリスチャン・ジョージ
ROMANET Pierre Christian Georges
ロレーヌ工科大学ナンシー校、パリ地球物理研究所を経て日本へ。
2021 年 4 月より現職。 専門は地震物理学。 趣味は博士課程の時に始めたクライミング。富士山や谷川岳にも登ったそうです。

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防災科研ニュース

2021 No.214

Vol1
災害資料を防災に生かす
自然災害情報室は、自然災害を記録する資料を専門に取り扱う部署です。
当室のミッションは、国内外の防災科学技術に関する研究や自然災害の記録を集め、後世に残すこと、集めた資料を整理しデータベース化
すること、資料から得られた知見を次の災害に生かすために、専門家、一般の市民の方問わず効果的に情報発信をすることです。そのために、長期的、継続的な災害資料のアーカイブを行っています。

自然災害情報室では「収集」「整理・保存」「解析」「提供・発信」を行っています。

収集

整理・保存

平時からの資料収集と災害直後にしか得られない情報を
デジタル・アナログ問わず収集しています。

■ 国内外の自然災害、防災科学技術研究に関する資料■ 灰色文献、現地資料、被害情報

災害資料に特化した独自分類を採用して、資料を分類・整理しています。
また、永続的なアーカイブのために、資料のデジタル化と積極的利用を図っています。
■ 所蔵資料データベース(DIL-OPAC)■ 防災教育コレクション■ 水害地形分類図デジタルアーカイブ など■ 災害空中写真、スナップ写真 など

当室書庫
DIL-OPAC
1964年新潟地震

1964年新潟地震の
液状化被害

灰色文献の例

自然災害情報室

水害地形分類図デジタルアーカイブ

防災教育コレクション

活動のサイクル

提供・発信■ 刊行物発行■ 防災基礎講座■ 防災科研 機関リポジトリ■ 災害記念碑デジタル
アーカイブマップ■ 地域防災Web など

過去の災害資料から得られた知見の解説、Web 公開をしています。

解析

資料から地域の防災力向上に役立つ情報を抽出するため、「災害と被害の実態」を解析。データベースを構築しています。

■ 災害事例データベース■ 1964年新潟地震オープンデータ
特設サイト など

刊行物

防災科研 機関リポジトリ

災害資料アーカイブ機関との経験の共有を図っています。
■ 災害資料アーカイブ機関連携 ML

今回のテーマ連携

自然災害が発生した際に、過去の自「解析」 然災害の記録（以下、災害資料）から

マルチハザードリスク評価研究部門
特別技術員

災害年表マップ

鈴木 比奈子①

鈴木（２０２
１）

災害発生から2ヶ月程度までの時期の救 助の様 子や、被 災した住 宅での生被害の類似性や教訓が指摘される例

活状況を知ることができます。この資料がたくさんあります。例えば、2011年のを詳細に調査することで、描かれた場

東日本 大 震 災では、8 69 年貞観 地 震所を比定することができました。

津 波や161 1 年 慶 長三陸 地 震 津 波が、②

新潟地震オープンデータ

図①は、現在のおいらせ町にある徳ほぼ同一の地域での津波と知られて

永 稲 荷 神 社 付 近を描いたものです。

います。似たような極端な自然現象と

この絵の左上に描かれた高台の神社

被害が繰り返し発生している事実は、が現在も残ります。描かれた被災家屋

その場 所の自然 災 害リスクを示しては、標 高 4 m 程 度の場 所にあります。

いると言えます。そのため 災 害 資 料

一方、東日本大震災では、この付近のは、災害研究の上でとても重要です。

浸水高は約0.8mと記録されています。

今回は、自然災害情報室が所蔵す

このことから、明治三陸津波は、東日る災害資料から、1896年明治三陸津

本大震災以上の津波高で、被害も大波を記した資料を紹介します。
「 青森

きかったことが分かりました。つまり、

県海嘯災害画報（図①）」は1896年8

これらの地域では、東日本大震災だけ

月に出版されたもので、現在の青森県

でなく、明 治 三 陸 津 波も想 定した防八戸市、おいらせ町、三沢市の沿岸約

災 対 策が必 要になると考えられるの12㎞の地域を描いたものです
（図②）。

です。

この資料には、青森県内の津波被

このように、過去の絵や写真に残る害状況を示した図、当時の地名、被災被災地域の記録が、将来の防災対策者 名を含む短い説 明 文が記 載され、へ生かされる可能性があります。
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17防災科研にまつわるさまざまな情報をお知らせします。
「Nature Communications 誌」 に論文掲載
地震津波防災研究部門の山下太主任研究員らのチームの論文が、生物学、物理学、化学、地球科学などあらゆる科
学分野を網羅するトップクラスの論文誌の一つである Nature Communications に掲載されました。
今回の論文では、一般的な実験施設では数センチメートルが限界の岩石摩擦実験を、防災科研が所有する大型振動台（つくば本所）を活用し、約２メートルの岩石試料を使って行い、大地震発生前に観測される前震活動の特徴を明らかにしました。
今後、地震発生メカニズムの解明に向けて、今回の実験の３倍以上の大きさとなる岩石試料を使った世界最大の岩石摩擦実験を行うなど更なる研究を進め、地震の始まりの時期および形態のより的確な推定を通じて、地震発生の予測精度向上に貢献していきます。
論文タイトルおよび著者名は下記の通り
Futoshi Yamashita, Eiichi Fukuyama, Shiqing Xu, Hironori Kawakata, Kazuo Mizoguchi, and Shigeru Takizawa (2021)
Two end-member earthquake preparations illuminated by foreshock activity on a meter-scale laboratory fault,
Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24625-4＜大型振動台を利用した摩擦試験機＞

日本地震学会論文賞を受賞
地震津波防災研究部門の久保田達矢研究員らのチームの論文が、2020年度日本地震学会論文賞を受賞しました。この論文は、2011年に発生した東北地方太平洋沖地震が東北日本沈み込み帯に与えた影響を詳細に研究したものです。
受賞コメント
東北沖地震から 10 年という節目のタイミングで、非常に栄誉ある賞に選ばれたことを大変うれしく思っております。現在、東北沖には日本海溝海底地震津波観測網（S-net）も展開され、「東北沖地震後」の沈み込み帯の状態をごく近傍で詳細にモニタリングすることが可能になりつつあります。このようなデータを活用し、今後、沈み込み帯における地震テクトニクスの理解に資する研究を進展してまいります。
論文タイトルおよび著者名は下記の通り「Fault model of the 2012 doublet earthquake, near the up-dip end of the 2011 Tohoku-Oki earthquake, based on a near-field tsunami: implications for
intraplate stress state」（近地津波記録から推定した 2012 年プレート内ダブレット地震断層モデル：2011 年東北地方太平洋沖地震前後のプレート内応力場）
DOI：https://doi.org/10.1186/s40645-019-0313-y

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防災科研ニュース

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日本地震工学会功労賞を受賞
マルチハザードリスク評価研究部門の中村洋光副部門長が、2020 年度日本地震工学会功労賞を受賞しました。
今回の受賞は中村洋光副部門長が、総務理事として日本地震工学会の発展と事業の推進に対して貢献したことが評価されたものです。

Dr. ナダレンジャーの防災科学教室動画を公開
Dr. ナダレンジャーの防災科学教室の動画、「津波現象」「重力流現象」「対流現象」の 3 本を公開しました。
◆ 大地震のときに発生する「津波現象」について「テンデンジャー」を使って実験します。
◆ 雪崩、土石流、火砕流などの「重力流現象」について「クズレシュート」を使って実験します。
◆ 気象に関係した「対流現象」について「タイリュージャー」を使って実験します。
動画は右記 QR よりご視聴できます。https://www.bosai.go.jp/introduction/movie.html

テンデンジャー

クズレシュート

タイリュージャー

親子で気象リポート！夏休み「ふるリポ！親子サポーター企画」開催報告
昨年に続き今年も、小学生親子を対象とした、夏休み 「ふるリポ！親子サポーター企画」（ふるリポ！：防災科研が運用する気象リポートシステム）を実施しました。7月 31日( 土 ) の親子サポーター任命式には、抽選で選ばれた小学生とそのご家族 162 人が参加。 夏休みに1日1 回以上リポートする使命が課せられました。8月 28日( 土 ) の終了式はオンラインで開催。 80 人の小学生サポーターが見事に使命を果たしました。 期間中の小学生サポーターのリポートは合計
5，543 回にもおよび、様々な気象のリポートや気温観測に精力的に取り組みました。
参加者からは 「親子で空を眺めてとても楽しく取り組めた」「毎日雲の写真を撮って、雲の種類を自分で調べて、初めての自由研究ができた」「天気を体感することができた」「家族で空についての会話が増えた」「ふるリポ！をきっかけに、
もっと気象に興味を持つようになった」などの声が聞かれました。
皆さんもぜひ 「ふるリポ！」にアクセスし、お住まいの地域の空の様子や天気をリポートしてみてください。
「ふるリポ！」 ウェブサイト

https://fururipo.bosai.go.jp/fururipo/
任命式に参加した小学生サポーター

雨粒実験（任命式）

竜巻実験（任命式）

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REPORT

お知らせ

高橋ひなこ文部科学副大臣が防災科研を視察
令和 3 年 6 月 29 日、高橋ひなこ文部科学副大臣が防災科研を視察されました。

生及び発達予測情報の高度化と利活用に関する研究」について、
総合防災情報センター 臼田裕一郎センター長より「基盤的防災

高橋副大臣は、林春男理事長より防災科研の概要の説明を受

情報流通ネットワーク（SIP4D）とさらなる高度化技術」につけた後、マイクロバスで大型降雨実験施設へ移動し、先端的研いて説明を受け、それぞれの研究内容に熱心に耳を傾けられま究施設利活用センター 酒井直樹副センター長の説明を受けながした。さらに、線状降水帯の発生情報が当日初めて発表された

ら、車内より時間当たり降水量 300mm の豪雨を体験されましというトピックや、SIP4D を地方公共団体へ広げる際の課題等た。その後、地震津波火山ネットワークセンター 青井真センター

に関して活発な意見交換がなされ、「非常に重要な研究をして長より「陸海統合地震津波火山観測網「MOWLAS」（モウラス）」

いることがよくわかった。社会に活かしていくことが大切なのについて、水・土砂防災研究部門 三隅良平部門長より「マルチでがんばってほしい」との激励の言葉がありました。

センシングに基づく水災害予測技術の開発」について、水・土
砂防災研究部門 清水慎吾主任研究員より「線状降水帯の早期発の活動に対して高い関心を持っていただけたようでした。

大型降雨実験施設での豪雨体験（マイクロバス車内より）会議室での風景

会議室での風景

集合写真

防災科研ニュース

■発行

2021 No.214

2021 年 9 月 30 日発行●ご意見・ご感想をお寄せください

e-mail : k-news@bosai.go.jp

制作：編集協力 株式会社 新建新聞社

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全体を通して副大臣からは多くの質問をいただき、防災科研

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2021 No.214

国立研究開発法人 防災科学技術研究所〒 305-0006 茨城県つくば市天王台 3-1 企画部 広報・ブランディング推進課
防災科研ニュース係 TEL.029-863-7768 FAX.029-863-7699●防災科研ニュースはウェブサイトでもご覧いただけます（https://www.bosai.go.jp/）