地震動予測式を用いた九州地方の地震動に及ぼす火山領域の影響の評価

阿部1. はじめに空弥の記録をもつ地震を対象とし、予測値を求める際の断地震動予測式とは、地震動の振幅を、地震のマグニ

層最短距離は、1997 年 3 月および 5 月の鹿児島県北西チュードと震源からの距離などの数少ないパラメータ

部地震、2005 年福岡県西方沖の地震、2016 年熊本地震との関係式で表したものであり、地震動の強さを予測の前震および本震の 5 つの地震は、それぞれ断層モデする手法の１つである。国内で開発された地震動予測

ル 6)、7)、8)を仮定して断層最短距離を求めたが、その他式は、全国の観測点で得られたデータに対する回帰分の地震については震源距離で代用した。

析によって導出されているため、予測される地震動は2.2. Morikawa and Fujiwara (2013) の補正項の概要全国の平均的なものとなる。しかし、地震動には地域

MF13 は、地震動予測式の開発に際して、予測結果性があるとの指摘もあることから、その利用には注意の精度向上のため深部地盤構造、浅部地盤構造、異常が必要である。

震域による補正項をそれぞれ設定している。これらの例えば、多数の火山が存在する地域の地盤は地震動

補正項は𝑃𝐺𝐴が 100 cm/s2 以下の観測記録から導出されの減衰が大きいことが指摘されており、これに対応すており、さらに、異常震域による補正項は震源深さがるために、Zhao らは、火山領域を設定し、地震動がそ30 km 以深の地震から、残りの補正項については震源こを通過する際の水平距離を地震動予測式の説明変数

深さ 30 km 以浅の地震から導出されている。

1)、2)、3)。九州にも活火山が深部地盤構造による補正項に使用する S 波速度 1400多いため、九州地方の地震動の地域性として、この火m/s 層の上面深度（𝐷1400 ）の値は、J-SHIS9)の深部地盤山が影響することが想定される。

構造モデルから取得した。浅部地盤構造による補正項の一つとして採用している

そこで本研究では、日本の地震動データを使用してに使用する表層から深さ 30 m までの平均 S 波速度開発された地震動予測式として Morikawa and Fujiwara（𝐴𝑉𝑆30 ）の値は、PS 検層結果から取得した。30 m ま

4)(2013) を用い、その予測値と九州地方で観測された記での速度構造が得られていない観測点については、表録との偏差と、Zhao らによる火山領域を伝播する距離層から深さ 20 m までの平均 S 波速度（𝐴𝑉𝑆20 ）が求まの関係を分析することで、九州地方の地震動に及ぼする地点については式(1)に示す𝐴𝑉𝑆30 と 𝐴𝑉𝑆20 の換算式

火山領域の影響について検討する。

5)

2. 解析の概要

表層地盤情報から𝐴𝑉𝑆30 の値を取得した。

を利用し、地盤情報が 20 m 未満の観測点は J-SHIS の2.1. Morikawa and Fujiwara (2013) の概要

𝐴𝑉𝑆30 = 1.13𝐴𝑉𝑆20 + 19.5

(m/s)

(1)

Morikawa and Fujiwara (2013)による地震動予測式（以異常震域現象に対応するための補正項に使用する降、MF13）が開発された際の条件は以下の通りであり、火山フロントからの距離（𝑋𝑣𝑓：km）の値は、森川・ほ本研究で使用するデータはこれに準拠して選別した。

か（2006）10)による火山フロントの位置を用いて算出· 目的変数は最大加速度（𝑃𝐺𝐴）と最大速度（𝑃𝐺𝑉）、した。

周期 0～10 秒のうちの 47 周期の減衰 5％加速度応答

2.3. 解析に用いる地震データ

スペクトル。水平 2 成分の 2 乗和平方根の最大値。

本研究では、K-NET および KiK-net11)で観測された· モーメントマグニチュード（𝑀𝑤 ）5.5 以上、震源距データのうち、瀬戸（2021）12)における Morikawa and

離 200 km 以内。

Fujiwara (2013)に用いた地震動データベース を参照し· 5 観測点以上の地表で記録が観測されている。

た。図 1、表 1 は解析に用いた 45 地震、223 観測点（デ· Kanno et al. (2006)5)による𝑃𝐺𝐴の予測値が 10 cm/s2 以ータ数 2603）の分布である。

上。

2.4. 解析に使用する火山距離の概要

本研究では、防災科学技術研究所の K-NET、KiK-net

Zhao らによる火山領域は、火山距離を震央と観測点観測点を対象とし、少なくとも 5 つの九州の観測点でを結んだ震央距離のうち、火山領域内を通過する水平距離（𝑥 𝑣 ：火山距離 km）と定義される（図 2）。ここ
14-1

では、火山領域を通過する正確な傾斜距離を計算する対象外とした。なお、スラブ内地震においては、火山には、詳細な火山領域境界モデルが必要であるが入手距離の偏差への顕著な影響は見られず、平均値も 0 付が困難なため、近似的な距離指標として水平距離を用近にまとまっている。

いている。

3.2 偏差に対する各パラメータの依存性
図 5 に、地震タイプおよび𝑀𝑤 別の、𝑃𝐺𝐴と𝑃𝐺𝑉の火

2.5. 火山距離と予測値の関係の評価方法
本研究では、解析に用いた全データのうち、Zhao ら山距離と偏差の関係を示した一例をそれぞれ示す。なによって定義された火山領域のうち、図 1 に示す九州

お𝑀𝑤 の区分けは、5.5 ≤ 𝑀𝑤 < 6.5、6.5 ≤ 𝑀𝑤 < 7.5の 2

地方での火山領域を通過するすべての観測データ区間に分けた。プレート境界地震では6.5 ≤ 𝑀𝑤 < 7.5（1821 データ）について、MF13 による予測値と、観の地震で偏差が正の値となる場合が多く、スラブ内地測値の常用対数をとった値との差による偏差を、𝑃𝐺𝐴震では反対に負の値となる場合が多い。しかし、図 3および𝑃𝐺𝑉、加速度応答スペクトルの周期 0.2 秒、0.5に示す通りこれらは一つの地震から得られたものであ秒、1.0 秒、2.0 秒、5.0 秒について求め、地震タイプやり、一概に地震タイプと𝑀𝑤 との間に依存性が見られる

𝑀𝑤 、震源深さ毎に、火山距離への依存性について検討と断定することは難しい。
また、図 6 に、地震タイプおよび震源深さ別の、𝑃𝐺𝐴した。
3. 解析結果と𝑃𝐺𝑉の火山距離と偏差の関係を一例としてそれぞれ3.1 地震タイプ毎の特性示す。なお震源深さ（𝑑：km）の区分けは、0 < 𝑑 ≤ 10、

図 3 に火山領域を通過する全ての観測データにおけ10 < 𝑑 ≤ 30、30 < 𝑑 ≤ 50、50 < 𝑑 ≤ 100、𝑑 > 100のる地震タイプ、𝑀𝑤 、震源深さで分類した震央分布と火5 区間とした。偏差のばらつきに対しての震源深さ毎

山領域の位置関係を、図 4 に、火山領域を通過する全の特徴は特には見られないが、スラブ内地震におけるての観測データにおける、地震タイプ別の𝑃𝐺𝐴と𝑃𝐺𝑉

火山距離が 1 km 前後の記録において、偏差の低い位

𝑣の𝑥 と偏差の関係を一例としてそれぞれ示す。地殻内置に震源深さが 100 km より深い地震の記録が見られ𝑣る。この観測記録は図 3 から、火山領域内で発生して≦100 km では、𝑥 𝑣 が長くなるほど偏差が小さくなる。

いる地震から得られた記録だと分かる。よって、このまた、プレート境界地震の火山距離 1 km 未満におい

記録の偏差の低下には、水平距離で定義された火山距ては観測記録が１つのみであり、各区間における偏差離が実際に火山領域を通過する距離に比べて極端に小の平均値から火山距離の影響を考慮する際には検討のさいことが原因だと考えられる。

地震、プレート境界地震では、データ数の多い 10≦𝑥表 1 解析に用いた地震データ（地震タイプは、1：地殻内地震、2：プレート境界地震、3：スラブ内地震をそれぞれ表す）
No.

発生日時

Mw

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1415
16
17
18
19
20
21
22
23

2019/5/15/14:24
2019/05/10/08:48
2019/05/10/07:43
2019/01/08/21:39
2018/06/12/04:54
2017/04/29/21:32
2016/09/26/14:20
2016/04/18/20:42
2016/04/16/03:55
2016/04/16/03:03
2016/04/16/01:46
2016/04/16/01:25
2016/04/15/00:03
2016/04/14/21:26
2015/07/13/02:52
2014/10/22/09:15
2014/08/29/04:14
2014/03/14/02:07
2013/03/11/18:34
2012/07/10/04:25
2011/04/09/21:58
2010/01/25/16:15
2009/10/30/16:03

5.7
6.2
5.6
6.3
5.5
5.7
5.6
5.5
5.5
5.5
5.7
7.1
6
6.1
5.5
5.7
5.8
6.3
5.5
5.5
5.8
5.5
6.7

北緯
29.74331.8
31.78530.57331.18930.77827.42933.00233.02732.96432.86332.75532.70132.74232.99327.442
32.14133.69231.57529.32730.01630.87429.167震源位置
地震
東経
深さ(km) タイプ
130.685362131.97325
2131.99225
2
131.16530.05
2131.5628.11
2
131.48343.82
3
128.621
44.28
2
131.2
8.64
1
131.19110.89
1131.0876.89
1130.89910.55
1130.76312.45
1
130.7786.71
1
130.80911.39
1
131.85558.04
3
128.5750.56
2132.14618.18
2
131.89178.04
3
131.85824.52
2
130.22850.64
2131.83961.6
3
131.15148.65
3129.937
60.25
2No.

発生日時

Mw

2425
26
27
28
2930
313233
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

2009/09/03/22:26
2009/04/05/18:36
2008/07/08/16:42
2007/04/21/04:38
2006/12/11/00:28
2006/06/12/05:01
2006/03/27/11:50
2005/12/04/01:10
2005/11/22/00:36
2005/05/31/11:04
2005/03/20/10:53
2002/11/04/13:36
2001/12/09/05:29
2001/04/25/23:40
2001/03/24/15:28
2000/06/25/15:34
1999/01/24/09:37
1998/12/16/09:18
1998/05/23/04:49
1997/06/25/18:50
1997/05/13/14:38
1997/03/26/17:31

6.2
5.8
6
5.6
5.8
6.4
5.5
5.9
6.2
5.7
6.6
5.7
6.1
5.7
6.8
6
6.5
6.1
5.55.8
6
6.1

14-2

北緯
31.12631.92927.46527.43929.72633.13532.60229.21430.94731.30633.73932.41328.25
32.79934.13231.04330.56931.30133.70434.44231.94831.973

震源位置
地震
東経
深さ(km) タイプ
130.301 166.69
3
131.89427.95
2
128.54745.14
2
128.60541.67
2
130.68153.68
2
131.436 145.17
3132.15734.76
2
130.43968.76
3
130.337 145.69
3
131.54528.63
2
130.1769.24
1131.8735.19
2129.489363
132.33939.3
3132.69446.46
2
131.63135.99
2
131.2939.97
3131.58924.13
2131.842
85.57
3131.6678.29
1130.3039.24
1130.359
11.851

図 1 震央分布と火山領域（左）と観測点分布と火山フロント（右）図3

地震タイプ・𝑀𝑤 ・震源深さ毎の震央分布と火山領域

図4

図2

Zhao らによる火山距離の定義

地震タイプ毎の𝑃𝐺𝐴と𝑃𝐺𝑉における偏差と火山距離の関係（上から地殻内地震、プレート境界地震、スラブ内地震）

14-3

図 5 𝑀𝑤 毎の𝑃𝐺𝐴と𝑃𝐺𝑉における偏差と火山距離の関係
図 6 震源深さ毎の𝑃𝐺𝐴と𝑃𝐺𝑉における偏差と（上から地殻内地震、プレート境界地震、スラブ内地震）
火山距離の関係（地震タイプは左図と同様
4. まとめ本研究では、Morikawa and Fujiwara (2013)による地震動予測式の予測値と観測値の偏差と、Zhao らにおいて設定された火山領域を伝播する距離の関係を分析した。
その結果、地殻内地震、プレート境界地震では、データ数の多い 10≦xv≦100 では xv が長くなるほど偏差の減衰傾向が見られた。また、スラブ内地震においては、xv による偏差への顕著な影響は見られず、平均値も 0付近に集まっていた。また、地震タイプ毎に、Mw、震源深さそれぞれを区分けした解析では、今回の研究では目立った傾向は見られなかった。したがって MF13の予測値において、予測精度の向上には火山距離に応じた増幅補正が有効である。また、MF13 では異常震域による補正項の適用対象外となる震源深さ 30 km以浅の地震についても、火山距離の影響が有意であった点は今後の新たな地震動予測式の開発において更に検討するべきだと考える。
謝辞
本研究では、防災科学技術研究所の K-NET、KiK-net、J-SHIS のデータを、図面の一部に国土地理院 13)の図面を使用した。記して感謝の意を表する。
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Geometric Attenuation Functions, Bull. Seismol. Soc. Am., Vol.
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13) 国土地理院：白地図、https://maps.gsi.go.jp/（参照 2022 年
1 月 15 日）