１２－２２

GPS による短期的スロースリップイベント（SSE）検出の可能性
Possibility to detect a short-term slip event (SSE) by GPS
国土地理院
Geospatial Information Authority of Japan

１．GEONET 及び GPS 大学連合観測点を用いたプレート境界面上でのすべりの検知能力
現在の GPS 観測点でどの程度小さなすべりまで検出可能であるのかを調べるために，プレート境界面上でのすべりを仮定して，東海地方における検知能力の空間分布を計算した 1）．第１図に示す GEONET 観測点と GPS 大学連合の観測点を加えた場合の２通りの観測点配置において，3 点以上の観測点で 3mm 以上の水平地殻変動をひきおこすプレート境界面上すべりの最小値を計算した（第２図）．２通りの観測点配置における検知能力の差（第３図）は小さい．
２．GPS 大学連合による SSE 観測例
第４図に示す通り，静岡大学里村教授のグループ 2, 3）では，GPS 大学連合の GPS 連続観測点とGEONET 観測点の基線解析を行い，得られた座標時系列に空間フィルターを適用してノイズを軽減して，2004 年１年間の短期的 SSE に関連すると思われる変動を検出している．
３．国土地理院における短期的 SSE 検出の試み
第 182 回地震予知連絡会重点検討課題「プレート境界深部すべりにかかる諸現象」で報告したとおり，水平成分でもばらつきが幅 2-3mm 程度あることから，SSE が発生した時期に数日間で 1mm程度の変動がステップとして存在するかどうかを目視で確認することは困難である４）．しかし空間フィルター 5）によりノイズ軽減を行った GPS 観測点時系列（第５図）を短期的 SSE や深部低周波微動の発生時系列と見比べると，短期的 SSE の発生時期に対応する変化も見られる．傾斜計に基づく短期的 SSE の断層モデル 6, 7）から期待される地表での地殻変動（第６図）は，最大 3mm 程度になることが期待されるため，GEONET でも条件さえよければ，変動が検出できると考えられる．
そこで，第７図に示した地域の GEONET F3 解析による座標時系列（水平成分のみ）に空間フィルターを適用し，180 日間の時間窓を１日ずつずらしながら，直線近似した場合と時間窓の中央でステップを仮定して直線近似した場合で AIC を計算した．ステップを仮定した方が有意に AIC が小さくなる場合は，第８図（a）-（c）のグラフがマイナス側に振れることになる．東海地域（第８図（b））と伊勢志摩地域（第８図（c））の観測点に領域分けし，AIC の差がマイナス側に振れた８つの時期について，ステップ量から計算される水平ベクトル図を表示した．８つのうち，１つは駿河湾の地震に伴う地殻変動（図９（h））が検出されたが，６つの時期（図９（b）（c），（d），（e），（，f），（g））に関しては，短期的 SSE に特徴的に見られるような変位パターンが認められる．これらの時期は，防災科学技術研究所による短期的 SSE の検出時期とほぼ一致している．また，これ以外の時期においても，微動の活発化に対応して特徴的なパターンが認められる場合はあり，GEONETでも規模の大きな短期的 SSE の検出は可能であると言える．

－ 510 －参考文献1) 国土地理院（2010）, GPS 連続観測に基づくプレート境界面上のすべりの検知能力 , 地震予知連
絡会会報，84, 565-576.
2) 濱啓恵・里村幹夫・島田誠一・加藤照之・佐柳敬造（2008），GPS 観測から求めた東海地域の短期的スロースリップ発生時の地殻変動 , 2008 年地球惑星科学連合大会
3) 杉田知大・里村幹夫・生田領野・請井和之・島田誠一・加藤照之・原田靖（2009），GPS 観測から求めた東海地域の短期的スロースリップ発生時の地殻変動（続報）, 2009 年地球惑星科学連合大会
4) 国土地理院 (2009), GEONET で見る短期的 SSE, 地震予知連絡会会報，82, 510-521.
5) Tabei T. and W. L. Amin (2002), Common-mode Errors in the GPS Coordinates Time Series –Application of Spatial Filtering Technique -. J. Geod. Soc. Jpn., 48, 229-241.
6) 防災科学技術研究所（2007），西南日本の短期的スロースリップ活動（2007 年 2 月〜 2007 年 4月），地震予知連絡会会報，78, 495-499.
7) 防災科学技術研究所（2009），西南日本における短期的スロースリップイベント（2008 年 11 月〜 2009 年 4 月）
，地震予知連絡会会報，82, 392-397.

－ 511 －

1040

40
3035°

30

20

1034°

50 km

137°

第１図GEONET
0.05

139°

138°

179GPSGPS

1996

34×3458()

1998

MwFig. 1 Location of asumed slip points (white circles) and used GPS stations. White and red rhombuses denote thestations of GEONET and JUNCO (Japanese University Consortium for GPS Research), respectively.
10GEONET+
10GEONETUh >= 3mm,3p
40

Uh >= 3mm,3p
40

3035°

Mw
7.5
7.4
7.3
7.2
7.1
7.0
6.9
6.8
6.7
6.6
6.5
6.4
6.3
6.2
6.1
6.0
5.9
5.8
5.7
5.620

1034°

50 km

138°

137°

第２図

3035°

201034°

50 km

139°

138°

137°

Mw
7.5
7.4
7.3
7.2
7.1
7.0
6.9
6.8
6.7
6.6
6.5
6.4
6.3
6.2
6.1
6.0
5.9
5.8
5.7
5.6139°mm

Mw

10Fig. 2 Distribution of minimum slip causing ≥3 mm of displacement at 3 GPS stations in Mw.
Uh >= 3mm,3p
403035°Mw
0.5200.41034°

0.30.20.1

50 km

0.0137°

第３図138°139°

GEONET

Fig. 3 Difference of minimum slip with and without the JUNCO stations in Mw.

－ 512 －(Mw)a)b)c)

d)e)

12f)

GPS2009

SSE

Fig. 4 Method and result to detect a short-term SSE by the Japanese University Consortium for GPS Research(Sugita et al., 2009).

－ 513 －短期的SSEに関連する（？）変化

南北成分

2 mm/div

東西成分

上下成分

2005/1/1

2006/1/1

2007/1/1

2008/1/12009/1/1

2010/1/1

2011/1/1

第５図 GEONET南島A(041139)観測点における2005年以降の座標時系列３成分．空間フィルター及び１次トレンドの除去を行っている．志摩半島周辺での微動が活発な時期に，南北成分で変化が見られる．
Fig. 5 GPS Time-series at Minamishima A (GEONET #041139) station after 2005. A linear trend and a common
noise are removed by the spatial filtering. Transient changes can be recognized with the occurrence of deep
tremors in the Shima Peninsula.

(a)36°(b)2007 0236°

2008 11035°
035°
1−1003211434°

34°
Fault 200702 : Mw= 5.6
Lat= 35.08, Lon= 137.39, D= 32.6km
Strike= 219.4, Dip= 23.2, Rake= 64.8
L= 37.1km, W= 24.5km, Slip= 1.1 (cm)

1mm
50 km
137°

136°
−5−4−3−2−150 km

12Vertical Displacement (mm)

3137°

136°

138°
04Fault 200811 : Mw= 6.1
Lat= 34.55, Lon= 136.81, D= 27.0km
Strike= 238.0, Dip= 19.0, Rake= 112.0
L= 75.0km, W= 41.0km, Slip= 1.9 (cm)1mm

−55−4−3−2−1138°
012

Vertical Displacement (mm)345

第６図 短期的SSEの断層モデル6,7)から計算したGEONET観測点で期待される地殻変動．(a)2007年2月4-10日の愛知県の活動での計算値．(b)2008年11月10-14日の紀伊半島北部の活動での計算値．
Fig. 6 Displacement calculated with the fault models of short-term SSEs. (a) Activity from February 4 to 10, 2007.
(b) Activity from November 10 to 14, 2008.
第７図 解析に用いたGEONET観測点と深部低周波地震の分布．東海地域と伊勢志摩地域は，第８図(b)と(c)に示した観測点の領域を表す．深部低周波地震は，2005年1月から2010年5月までの気象庁一元化震源を表示した．

35˚30'

35˚00'

34˚30'

Fig. 7 Distirbution of the used GEONET stations andlow-frequency earthquakes. Tokai and Ise-shimaregions are areas for stations shown in Fig. 8(b)and 8(c), respectively. The plotted hypocenters of
the low-frequency earthquakes are determined by
the Japan Meteorological Agency.

東海地域

南島A
34˚00'

伊勢志摩地域
GEONET観測点
GEONET観測点(東海地域）

33˚30'GEONET観測点(伊勢志摩地域）
135˚30'136˚00'136˚30'137˚00'137˚30'138˚00'138˚30'－ 514 －

(c)

(d)

200
100

1観測点あたりのAICの差

0−4−82005

2006

2007

2008

2009
東海地域

0−4②−8③ ④2005

2006

⑤2007

⑧2008

2009

42003

2010

2010

伊勢志摩地域

0−4①②−82004③⑤⑥⑦2005

2006

2007

2008

2009

2010

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Distance [km]

300

全領域

4
1観測点あたりのAICの差(b)

41観測点あたりのAICの差(a)14710147101471014710147101471014710147

第８図 GEONETの時系列から得られた変動ステップと東海・紀伊半島の深部低周波微動との対応．(a)水平成分の座標時系列を直線近似した場合とステップ付直線近似した場合のAICの差．180日間のタイムウインド
ウを1日毎ずらし，期間の中央に1観測点あたりのAICの差を表示した．第７図の全観測点の場合．(b)東海地域の観測点のみの場合．丸数字は第９図のベクトル図の日時に対応している．(c)伊勢志摩地域の観測点のみの場合．(d)2003年1月〜2010年7月までの深部低周波微動（赤）及び，深部超低周波地震（青菱形）の時空間分布（防災科学技術研究所第187回地震予知連絡会資料）．

Fig. 8 Coincidence of steps in GEONET time-series and low-frequency tremors in the Tokai and Kii Peninsularegions. (a) Differences of AIC by linear fittings of timeseries with and without a step. Length of timewindow is 180 days. Case of all stations in Fig. 7. (b) Case of stations in the Tokai region. (c) Case ofstations in the Ise-shima region. (d) Deep low-frequency tremors (red dots) and deep very low-frequency
earthquakes (blue rhombuses) (published by NIED in the CCEP 187th meeting).

－ 515 －(a)35˚30'(b) 35˚30'

35˚00'

35˚00'

34˚30'

34˚30'

34˚00'

ノイズ？

34˚00'①

Displacement on 2005/11/28

33˚30'
135˚30'136˚30'137˚00'137˚30'138˚00'33˚30'
135˚30'138˚30'(c) 35˚30'(d) 35˚30'

35˚00'

35˚00'

34˚30'

34˚30'

34˚00'

短期的 SSE?

136˚30'137˚00'137˚30'138˚00'33˚30'
135˚30'138˚30'(e) 35˚30'(f) 35˚30'

35˚00'

35˚00'

34˚30'

34˚30'

34˚00'

短期的 SSE136˚30'137˚00'137˚30'138˚00'33˚30'
135˚30'138˚30'35˚00'

35˚00'

34˚30'

34˚30'⑦

Displacement on 2009/05/07

33˚30'
135˚30'136˚30'137˚00'137˚30'137˚00'2 mm

137˚30'136˚30'137˚00'137˚30'駿河湾の地震⑧Displacement on 2009/08/11

138˚30'33˚30'
135˚30'138˚00'⑥34˚00'138˚00'138˚30'138˚30'

2 mm

50 km
136˚00'

2 mm

50 km
136˚00'136˚30'

Displacement on 2008/11/13(h) 35˚30'

短期的 SSE?

④

短期的 SSE(g) 35˚30'

34˚00'

138˚00'50 km
136˚00'

2 mm

50 km
136˚00'137˚30'34˚00'⑤Displacement on 2008/03/04

33˚30'
135˚30'137˚00'

Displacement on 2007/02/13

50 km136˚00'

136˚30'

短期的 SSE

2 mm

Displacement on 2006/11/1233˚30'
135˚30'50 km
136˚00'34˚00'③2 mm

Displacement on 2006/01/13

50 km
136˚00'②

短期的 SSE?

2 mm

138˚00'138˚30'

2 mm

50 km
136˚00'136˚30'137˚00'137˚30'138˚00'138˚30'

第９図 ステップ付直線近似によるステップ量から計算した水平変位ベクトル．東海地域，伊勢志摩地域でAICの差が顕著にマイナスになる日付を選んだ．①-⑧は第８図(b)及び(c)の丸数字に対応する．赤丸は，前後を含む３日間に発生した低周波地震の震央(気象庁一元化震源）を示す．(a)2005/11/28．
(b)2006/01/13．(c)2006/11/12．(d)2007/02/13．(e)2008/03/04．(f)2008/11/13．(g)2009/5/7．
(h)2009/8/11．
Fig. 9 Horizontal displacement based on steps calculated by a linear fitting with a step of GPS
time-series. Numbers in a circle correspond to the dates in Figs. 8(b) and 8(c). Red circles
denote epicenters of low-frequency earthquakes occurred for 3 days in the JMA catalogue.
(a)Nov. 28, 2005. (b)Jan. 13, 2006. (c)Nov. 12, 2006. (d)Feb. 13, 2007. (e)Mar. 4, 2008.
(f)Nov. 13, 2008. (g)May 7, 2009. (h)Aug. 11, 2009.

－ 516 －