南海トラフ巨大地震－揺れの予測とその活用－
関口春子

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全国地震動予測地図

地震調査研究推進本部（2018） 2

繰り返し起こる南海トラフの巨大地震

中央防災会議 (2001)
3

目 次
0. イントロ
1. 地震動予測（揺れの予測）の必要性
1. 意義
2. 過去の地震の震度情報では不足な理由

2. 地震動予測で重要な要素
1. 震源断層の破壊プロセスのモデル
2. 地盤構造モデル

3. 南海トラフ地震の予測地震動
4

地震動予測の意義
将来起こりうる大地震地震動（揺れ）の予測
気象庁HP

構造物の耐震性の検討

安全な構造物

被害の予測（構造物、機械、設備、液状化、地すべり）

救助・避難・備蓄の計画

都市計画

個人の減災行動

耐震補強

地震に強い社会5

過去の地震の震度情報では不足な理由• 情報の空間密度の不足• 情報の質的な不足• 震源像のバラエティの不足6過去の南海トラフ巨大地震の史料等に基づく震度分布・情報の空間密度の不足
1707宝永地震

1854安政南海地震

1946昭和南海地震

1854安政東海地震1944昭和東南海地震

中央防災会議（2003）
7地盤による揺れの違い －2011年東北地方太平洋沖地震ー
・近接した場所でも地盤により地震動は大きく異なる
速度波形
東西成分

上下成分

南北成分

（m/s）

□ MYGH04：東和 震度5強 山地□△〇△ MYGH06：田尻 震度5強 台地〇 MYG006：古川 震度6強 低地

観測記録：防災科学技術研究所
K-NET, KiK-net□〇△

東北地質調査業協会HP

Asano et al.(2014)8建物の揺れやすい周期

気象庁HP

周期0.1～10秒の地震動が重要

大堀（1997）9地震動の周期成分
周期範囲

0.04~100秒
0.04~ 0.5秒
0.5 ~ 1秒
1 ~ 2秒

2 ~ 5秒
5 ~ 10秒
10 ~ 100秒

・ 地震波には，いろいろな周期の波が混ざっている

10繰り返し起こる南海トラフの巨大地震

中央防災会議 (2001)
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過去の地震の震度情報では不足な理由• 情報の空間密度の不足– 地盤構造の空間変化• 情報の質的な不足– 地震動の周期特性 → 構造物、機械、設備、地すべり– 地震動の継続時間 → 液状化• 震源像のバラエティの不足– 直近5回のバラエティ → ありうる変化の幅はもっと大きい

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目 次
0. イントロ
1. 地震動予測（揺れの予測）の必要性
1. 意義
2. 過去の地震の震度情報では不足な理由

2. 地震動予測で重要な要素
1. 震源断層の破壊プロセスのモデル
2. 地盤構造モデル

3. 南海トラフ地震の予測地震動
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地震動予測で重要な要素 ← 地震動の形成過程

地震調査委員会（2009）14

震源断層の破壊プロセスのモデルの重要要素•

強震動生成域の位置、大きさ、応力降下量• 破壊伝播2011東北地方太平洋沖地震の強震動生成域※強震動生成域：断層面の中で、構造物被害に影響を与える周期帯の地震動を特に強く発する領域(Miyake et al., 2003)。プレート境界巨大地震
では断層面の5~20％（内閣府、2012）。

2003十勝沖地震の強震動生成域

Kamae and Kawabe (2004)

Asano et al.(2014)15

2011東北地方太平洋沖地震の震源近傍地震動

Asano et al.(2014)16

Asano et al.(2014)17

破壊の前方指向性効果• 強震動生成域の破壊の進行方向前方で揺れが強くなる

注：大阪盆地以外は堆積層構造を考慮していない

吉見・関口（2012）

震源モデル：
中央防災会議（2003）の南海地震モデルに不均質を与えたもの

すべり分布

破壊開始点
強震動生成域

Sekiguchi et al.(2008)18

強震動生成域の位置

内閣府（2012）

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目 次
0. イントロ
1. 地震動予測（揺れの予測）の必要性
1. 意義
2. 過去の地震の震度情報では不足な理由

2. 地震動予測で重要な要素
1. 震源断層の破壊プロセスのモデル
2. 地盤構造モデル

3. 南海トラフ地震の予測地震動
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日本の一般的な地盤構造
山地
丘陵
基盤岩

扇状地
台地

低地

堆積層（未固結）21地盤の堆積年代と硬さ
軟数千万年前

堆積層
山地

基盤岩

丘陵

硬扇状地
台地
基盤岩

低地

堆積層
（未固結）

産業技術総合研究所（２０１２）

22

堆積地盤での揺れの特徴③堆積層地盤の縁などで表面波が発生する①軟らかい物質ほど揺れやすい②一旦，堆積層に入った地震波は，地表面と基盤岩上面で反射を繰り返し、長い間、堆積層を揺らし続ける23

堆積層で卓越するゆれの周期• 厚い堆積層は長い周期が卓越
堆積層

堆積層

岩盤

岩盤

• 薄い堆積層は短い周期が卓越岩盤との接点が固定端、地表が自由端の定常波

周期＝

堆積層の厚さ ｘ ４
S波速度

堆積層
岩盤

24

表層の堆積年代
大阪堆積盆地

和歌山平野
現在地

産業技術総合研究所地質調査総合センター
シームレス地質図データより作成

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反射法地震探査

http://www.nbuturi.co.jp/technology/geophy/seismic/ref
lection/index.html（株）地球科学総合研究所

和歌山平野で行われた反射法地震探査
北中央構造線断層帯（金剛山地東縁－和泉山脈南縁）における重点的な調査観測（文科省・京都大学、2014）

南27

深い地盤構造のモデル
和歌山平野の基盤岩深度分布
Y=-78000

Y=-70000

大阪堆積盆地とその周辺の基盤岩深度分布

Y=-65000

X=-191000

X=-194000

現在地

Depth (m)標高(m)Sekiguchi et al.（2016）
関口ほか（2019）
上林ほか（2018）28

深部地盤モデルによる一次固有周期

注：前頁の深部地盤モデルによるものではない

内閣府（2015）29浅い地盤構造による震度の増分（S波速度400m/s 地盤に対する増分）・ボーリングによる地盤情報、および、表層地質から浅い地盤構造モデルが作成されている

内閣府（2012）30

目 次
0. イントロ
1. 地震動予測（揺れの予測）の必要性
1. 意義
2. 過去の地震の震度情報では不足な理由

2. 地震動予測で重要な要素
1. 震源断層の破壊プロセスのモデル
2. 地下構造モデル

3. 南海トラフ地震の予測地震動
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南海トラフ地震の震源モデルの例
既往最大（3連動）（Mw8.7）のモデル

巨大地震（Mw9.1）のモデル

中央防災会議（2003）

内閣府（2012）

・最低限、既往最大を考えるべきである
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既往最大（3連動）（Mw8.7）（中央防災会議、2003）のモデル
昭和南海地震・東南海
地震のすべり分布

過去の地震の震度分布

中央防災会議（2003）

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既往最大（3連動） （Mw8.7）震源モデルによる予測震度分布

中央防災会議（2003）

和歌山県（2014）

震源モデル

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巨大地震（Mw9.1）震源モデルによる予測震度分布

内閣府（2012）
和歌山県（2014）

震源モデル

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海溝型地震の断層

南海トラフ沿いの地震の断層面は、東北地方太平洋沖地震の断層面に比べ、陸に近い。

地震動は強く、地震動被害は度合いも量も大きくなる恐れがある。

破壊開始点に近い地域では、緊急地震速報からの時間がほとんどない。

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南海トラフの既往最大（3連動）（Mw8.7）のモデル

2011東北地方太平洋沖地震の震源像と震度分布強震動生成域（Asano and Iwa

中央防災会議（2003）

気象庁

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現在の地震動予測で十分考慮できていない浅い地盤構造
地すべり堆積物、地すべり地塊の被害集中

盛土崩壊

2004新潟県中越地震の扇状地

1995年兵庫県南部地震

吉見ほか（2005）

2014長野県神城断層地震 堀之内地区

国土交通省
パンフレットより
卜部ほか（2014、HPより）

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まとめ：地震動予測について• 地震動予測は、減災対策の基礎情報を提供する。
• 構造物被害や液状化は、地震動の強さ、周期特性、継続時間に影響を受ける。これらを適切に予測するため、震源モデルと地盤モデルの精度を高める努力がなされている。
• 震源断層の破壊プロセスのモデルでは、断層面の5~20％を占める強震動生成域と破壊伝播方向の設定が重要。強震動生成域の位置が固定しているという考え方もある。

• 地盤構造モデルの質は空間的に一様ではなく、精度が不十分なところも多い。新しいモデル、ローカルに作られたモデルのほうが一般的に精度が良い。

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まとめ：南海トラフ地震の和歌山県の地震動予測について• 南海トラフの地震に対する減災・防災対応を考える際には、震源モデルとして、最低限、既往最大を考えるべきである。
• 中央防災会議（2003）の既往最大（3連動）（M8.7)震源モデルによる地震動予測では、和歌山県の震度は5強～７と推定されている。強震動生成域に近いと震度6強に、さらに地盤構造により所により震度７になる。
• 和歌山平野の一部では周期3秒程度のやや長周期地震動の増幅が想定される。
• 南海トラフ沿いの地震の震源モデルは破壊開始点を紀伊半島の南に置くものが多いが、その場合、和歌山県南部では緊急地震速報から強い揺れが来るまでの時間がほとんどない。
• 破壊開始点が紀伊半島の南方ではない場合、破壊の指向性効果により、破壊開始点が紀伊半島の南方とした予測よりも大きな地震動になる可能性が高い。
• 丘陵地や山地では，地すべり堆積物の地盤や盛土地盤にも注意が必要。
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