2018年2月13日15時10分～ 証券経済研究所

今後の大震災を考える

こうけつ かずき纐纈 一起
東京大学地震研究所
1

日本はなぜ地震国なのか？

2

地震はプレート境界で起きている

3

日本の周辺は．．．
オホーツクプレート

ユーラシアプレート

太平洋プレート

フィリピン海プレート

世界の地震の約10％は日本で起きている（日本の領域が占める面積：約1%）

日本で1日に起きる地震の数： 約300個（無感地震も合わせた数）⇒ 5分に１回発生
4日本周辺の震源分布

5

ひずみゆく日本
1996年4月から1999年12月までに観測された地殻変動を40万倍に誇張
GPS観測点©国土地理院

２つの海のプレートに押されて、日本にはひずみが蓄積される
http://mekira.gsi.go.jp/JAPANESE/crstanime9604_9912b.html

6日本付近の地震を大別すると地殻内地震

プレート境界地震
このほか，海洋プレートの内部で起こるスラブ内地震やアウターライズ地震というタイプがあるが，深かったり遠方であることが多いので，地震動はそれほど大きくない．
 プレート境界・スラブ内・アウターライズ地震を総称して「海溝型地震」と呼ぶ．
7

地震の正体？
• 1995年阪神・淡路大震災（M 7）を引き起こした野島断層• 1891年濃尾地震（M 8）を引き起こした根尾谷断層

8プレート境界地震なら．．．．

9

震災を起こすのは地震ではなく地震動 (1)NHKスペシャル「ネクスト メガクエイク」から
10

震災を起こすのは地震ではなく地震動 (2)1995年阪神・淡路大震災
 死者：6,434 人
 行方不明者：3 人
 負傷者：43,792 人

圧死８割＋焼死１割 ⇒ ９０％の人は自宅が凶器となった
11

東日本大震災では地震動より津波

NHKスペシャル「ネクスト メガクエイク」から
12

基礎知識１：地震と地震動
地震のやや専門的な話になると「地震動」という言葉が出てきます．たとえば「地震動予測地図」．
 地震という言葉にはふたつの意味があり，字面通り地面が震える（揺れる）現象そのものを表す場合と，そうした現象の原因となる地中の急激な変動を指す場合がある．
 研究者はほとんどの場合，後者の意味で「地震」を使っており，特に前者を表現したい時は地震動という用語を用いる．
 「急激な変動」については，地中の断層と呼ばれる面に沿って急激にずれる（すべる）ことであるとわかっている．
 急激にずれる原動力は，プレート運動により長年蓄積された岩盤のひずみと考えられている．
 日本付近のプレート運動は「沈み込み」で特徴づけられ，海のプレートが陸のプレートの下に年間数cmの速度で沈み込むという運動をしている．
13

基礎知識２：地震の起こり方
沈み込みは第一に，プレート境界という巨大な断層に直接的な影響を与え，プレート境界地震（A1）を発生させる．
 また，プレート境界近くの海のプレート内部にも直接的な影響を与え，スラブ内地震（A2）やアウターライズ地震（A3）を発生させる．
 沈み込みは次いで，やや離れた陸のプレートの内部にも間接的な影響を与え，地殻内地震（B）を発生させる．
 地殻内地震に関連する断層のうち，地表からその存在が認められるものは活断層と呼ばれる．
14

基礎知識３：マグニチュードと震度
地震動

地震動

震度４！

震度５！

地震動

地震動

震度６強！
震度６弱！

地震
マグニチュード 6.0！

マグニチュード:
震度:

地震の規模の指標
地震動の強さの指標

震災を予測するということは震度や津波の高さを予測することである．
15「科学的な予測には限界がある」
ー東日本大震災を例に

16

災害と防災

災害には大きく分けて二種類，異常な自然現象による災害と，人為的原因による災害がありますが，多くの場合，前者を指しており，後者とあえて区別するときには自然災害，あるいは天災と呼ばれています．



起こってしまった自然災害を防止ししたり減らしたりすることはできませんので，防災は当然，今後起こる将来の自然災害が対象となります．



将来の自然災害に対して対策を立て防災を実現するには，その自然災害を引き起こす異常な自然現象を予測しなければなりません．この予測を通して，科学が防災に関係してくることになります．

17

地震の科学の三重苦
しかし，なにしろ「異常な」自然現象ですから，それを研究する
科学にはいろいろな制約や限界があり，その研究成果も大きな不定性を伴ってしまうことが多くなります．
 たとえば，地震の科学には三重苦ともいえる大きな制約があります．第一に，研究対象となる地震は，災害につながるような大地震なら数十から数百キロ規模で非常に大きく，生物学のような実験ができません．
 第二に，そうなると過去に起こった地震のデータを分析して研究するわけですが，大地震は海で起こるものなら数百年に一回程度，陸で起こるものは数千年に一回程度しか起きないので，なかなかデータの蓄積が進みません．
 第三に，地震のおおもとは地中の岩盤が破壊する現象で，破壊現象というのは決定論的な理論研究することにも限界があります．
18

地震の科学の制約

このように地震の科学（地震学）は他の分野，生物学などだけでなく比較的共通点の多い気象学と比べても，研究のためのデータや手法に制約が大きく，その研究成果がただちに精度の高い予測につながるような状況にはありません．

しかし，いったん大地震が起これば社会に大変大きな影響を与えるため，防災のための予測を社会から強く求められ，不定性の高い予測でも社会に提供せざるを得ない状況にあります．



そして，提供を受けた社会は安全性評価を行い，その結果に基づいて政策などを実行してきました．



その結果，どのようなことが起こるのかを，東日本大震災とその中の福島第一原発事故を題材にして，ここでは考えてみたいと思います．
19

科学的予測の経緯
地震調査研究推進本部には，主に科学者で構成された地震調査委員会が設置され，その下にさらに複数の部会があって，長期評価部会はそのひとつです．
 地震の発生場所，規模，将来的な発生確率についての評価を行うことを「長期評価」と呼んでいます．
 長期評価部会は右図全体の領域を「三陸沖から房総沖にかけての領域」と呼んで，長期評価の結果を東日本大震災前に公表していました．
20三陸沖から房総沖にかけての領域の長期評価の結果

21

地震の予測と現実【前表の意味するところ】三陸沖から房総沖にかけての領域は，前図に示した三陸沖北部，宮城県沖，福島県沖などの８領域にさらに分けられ，それぞれの領域が独立に地震を起こすという前提に基づいて長期評価されています．唯一の例外が宮城県沖と三陸沖南部海溝寄りの領域で，隣り合うこれらふたつの領域だけは同時に活動してより大きな地震を起こす可能性があり，その場合のM と発生確率も，個別に地震を起こす場合とは別に評価されています．
 ところが，実際に起こった東北地震は前図に示したように，三陸沖中部，宮城県沖，三陸沖南部，福島県沖，茨城県沖と三陸沖から房総沖の海溝寄りという６領域が同時に活動して発生してしまいました．そのため，地震直後に開かれた記者会見で阿部勝征・地震調査委員長（当時）は「４つの想定域が連動するとは想定できなかった．地震研究の限界だ」と述べました．４つというのは勘違いで上記のように６つです．
22

なぜこのような予測が行われたのか？
前述したように地震学では実験ができないし理論的な研究も難しいので，予測も研究と同じように過去に起こった地震のデータを集めて分析することで行われます．
 右図が集められたデータです．これを眺めれば，「それぞれの領域が独立に地震を起こす」という前提が概ね正しいことが理解できると思います．
 この前提に関しては，アスペリティモデルや比較沈み込み学といった学問的な仮説が，主流にいる科学者によって提唱されていたため，科学者の間で広く受容されていたという事情も関係しているでしょう．
23

福島第一原発事故の原因
原子力規制委員会が新規制基準を制定するにあたって，福島第一原発事故の原因分析をした結果をまとめたもの

送電鉄塔と変電所が地震動で被害を受けて外部電源が喪失しました．所内電源の非常用発電機と蓄電池，および全電源の分配を行う配電盤は津波で海水につかってしまって機能が停止しました．
 配電盤がやられてしまっては，たとえ外部電源が生き残っていたとしても冷却系へそれを供給することはできませんから，福島第一原発事故の主要な原因は東北地震による津波であると考えるのが自然でしょう．
24津波安全性評価の経緯
 国会事故調により詳細に調べられていて，右図ようにわかりやす
くまとめられています．
 この図の中で重要で鍵となる津波安全性評価（図では「津波想定」）は，ⓔ地震本部の長期評価に対する津波安全性評価です．
これらについて検討します．

25

検討する上で前提となる科学法則
それはスケーリング則と呼ばれています．
 津波の高さに対するスケーリング則は，直後に想定外と言った地震調査委員長が，研究者として作っています．
 それは「マグニチュードM の地震による津波の高さは 10M（10のM 乗）に比例する」というものです．
 したがって，マグニチュードが 0.1 大きくなると，津波の高さは 100.1 = 1.26倍になります．
 つまり，マグニチュードが大きければ津波の高さも高いということです．
26

ⓔの津波安全性評価ⓔの想定地震は，地震本部の長期評価において「三陸沖から房総沖の海溝寄り」の領域で起こり得るとされたM 8.2程度の津波地震が福島県沖で起こった場合です．
 東北地震のM 9.0に比べ0.8も小さいですから，津波の高さは1/1.268（1.26の8乗分），つまり約1/6しかないはずです．
 にも関わらず， ⓔの津波評価結果は15.7 mと東北地震時の15.5 mより大きくなっています．
 これはスケーリング則に反していて科学的に不自然です．
27

この疑問への答え


15.7mは敷地の南側の地点の局所的な値であって，敷地前面ではやはり東北地震時よりだいぶ小さかったのです．

ⓔの津波評価

東北地震で実際に起こったこと

津波の予測と現実以上をまとめると，福島第一原発サイトにおける東北地震時の津波は，それ以前に行われたどの津波安全性評価においても科学的に予測できなかった想定外の津波でした．
 東日本大震災以前の，東北地震に関連した科学的予測と，福島第一原発に関連した津波安全性評価を振り返り，それらを地震の科学の側面から検証してみました．その結果，東北地震とそれに伴う津波は，科学的に見てやはり想定外と言わざるをえないという結論に達しました．
29

全国地震動予測地図の実力30

全国地震動予測地図


全国地震動予測地図とは，日本全国のいろいろな地点が地震による揺れ（地震動）に将来，見舞われる確率を地図に表した政府発行のハザードマップ．
全国地震動予測地図に対して， Geller (2011)に始まる世界的な批判の声が上がっている．

Geller(2011)による図
31

Geller (2011)による批判
Geller (2011)による批判とは，震度6弱以上の地震動に見舞われる確率が低い地域で最近の被害地震が起きているというもの（左図）．
 地震と地震動は別物であるが，大きな震度は概ね被害地震の震央付近に現れるから，Geller (2011)のような比較もそれなりに意味がある．
 予測地図は過去の地震は予測していないから，もっとも古い2005年版地図とその後の被害地震を比較してみたが，問題点はやはり現れた（右図）．
Geller(2011)による図32

その他の定性的な批判と反論
たとえば，Seismological Research Lettersというアメリカ地震学会のレター誌における論争．

33

500年間に対する検証

Miyazawa and Mori (2009)
古文書の記述から算出した，過去500年間の歴史地震の震度データとその内外挿で作られた分布図（左）を，2008年起点の50年超過確率10%の予測地図と比較した．

34

明治以降は実際に観測された震度データがある
観測データは1890年以降の震度データを整理し30年区切りで各観測地点の最大震度を求めるということを行った．
 全国地震動予測地図も遡って，1890年，1920年，1950年，1980年それぞれを起点のものを作り直した．
35

観測震度 (1)

観測最大震度地図を作成するために以下の震度データを用いた

過去の地震

用いた震度データ

1873〜1925年に起きた地震

石垣, 2007

1923〜2016年に起きた地震

気象庁

全国の震度観測点(気象庁)36観測震度 (2)気象庁の震度データだけでは十分なデータを得られなかったため以下のデータを使用した．（その１）
過去の地震

用いた震度データ

1923年昭和関東地震

武村, 2003

本研究で用いた
1923年大正関東地震の震度分布
図

1923年大正関東地震による住宅全壊率の分布(武村, 2003)
右図の観測点では関東地震の震度を1920～1949年の最大震度とした．

37

観測震度 (3)気象庁の震度データだけでは十分なデータを得られなかったため以下のデータを使用した．（その２）
過去の地震

用いた震度データ

1944年昭和東南海地震
1945年三河地震
1946年昭和南海地震
1948年福井地震

宇佐美, 1985
原田・他, 2016
原田・他, 2016
原田・他, 2016

本研究で整理した
1946年昭和南海地震の震度分布
図
中央気象台の観測所ごとにまとめられた震度調査表(宇佐美, 1985)
38
隣接した観測点で4地震の中の最大値を確認してそれを1950～1979年の最大震度とした．

比較 (1890〜)

1890〜1919年の観測最大震度1890年から30年間にその値以上の揺れに見舞われる確率が64%となる震度の分布 39

比較 (1920〜)

1920〜1949年の観測最大震度1920年から30年間にその値以上の揺れに見舞われる確率が64%となる震度の分布40

比較 (1950〜)

1950〜1979年の観測最大震度

1950年から30年間にその値以上の揺れに見舞われる確率が64%となる震度の分布41

比較 (1980〜)

1980〜2009年の観測最大震度1980年から30年間にその値以上の揺れに見舞われる確率が64%となる震度の分布

42この部分のまとめ (1)
各地点における観測震度と予測震度の比較をMiyazawa and Mori (2009)の方法で行う．色の濃さは各期間において全地点に占める割合、太い直線は回帰直線を示す．

観測震度と予測震度の間に正の相関は確認できた．
 しかし回帰直線の傾きは小さく、そのため震度4から5より小さい側では予測が大きい
過大評価になっており，逆に大きい側では予測がやや小さい過小評価になっている．
4 5- 5+ 6- 6+ 7

2008年起点の確率論的地震動予測地図の震度作成した過去を起点とした確率論的地震動予測地図の震度

この傾向はMiyazawa and Moriにも見られるが，その程度は小さい．

4 5- 5+ 6- 6+ 7

1498〜2007年の観測最大震度
Miyazawa and Mori (2009)の図 43
観測最大震度(各起点から30年)

いずれの期間も平均値は負であり平均として過大予測となっている．
 Miyazawa and Mori (2009)に比べばらつきが大きくなっている．
結論

観測最大震度-予測震度の値の平均および標準偏差

この部分のまとめ (2)観測最大震度および予測震度に用いた期間(年)過大評価・過小評価の傾向は500年間を対象としたMiyazawa and Mori(2009)の結果に比べて著しく，確率論的地震動予測地図は30年程度の短い期間では高い予測精度を持たないことを意味する．

44

ではどうしたらいいのか？

45

現在の地震動予測地図に付けられている付録

46

付録２47

付録２48

福島県企業立地ガイド2010年版

49