テキスト原稿様式（講演発表）

ＢＲＩ－Ｒ０４講演会テキスト

人間活動が常時微動に及ぼす影響の検証〜「ステイホーム」で首都圏は静かになったのか〜
国際地震工学センター

目
Ⅰ

はじめに

Ⅱ

用いたデータ

主任研究員

林田 拓己

次

１）連続地震観測記録（MeSO-net、Hi-net）
２）観測点周辺の人流データ
３）観測点の周辺環境に関する情報
４）断面交通量データ
Ⅲ

解析手法
１）フーリエ振幅スペクトルの時空間変化
２）地震データトラフィック（SDT）のモニタリング

Ⅳ

結果１）フーリエ振幅スペクトル２）SDT
３）観測点の周辺環境が微動に及ぼす影響Ⅴ

まとめと課題謝辞
参考文献

Ⅰ はじめに常時微動を大別すると、1Hz よりも低周波数（長周期）側のもの

通常、地震観測は地震の検知や地震発生時の地盤・建物等の挙動

は波浪などの自然現象に由来し、1Hz よりも高周波数（短周期）を測定する目的で行われるが、地震が発生していない時間帯に感側のものは人間活動に由来するものと解釈されている 1–2）。1Hz よ

度の高い地震計で測定された記録には、周囲の自然現象や人間活りも高周波数側の常時微動（以下、本稿では微動と呼ぶ）は地震計動に起因する「ノイズ」が含まれる（測定機器の内部で生じる電磁周囲の歩行者、付近を走行する車両・鉄道や大型機械の稼働によっノイズは含めない）。地震波を検知する目的において、ノイズの影て励起されると考えられており、英語では「cultural noise」とも響は可能な限り低減させることが望ましい。他方で、これらは地震呼ばれる 3）。微動の振幅は夜間よりも昼間、休日よりも平日に大計の周囲で発生する各種現象によって生じる地盤/建物自体の振動

きくなる傾向がある 4–5）。また、微動は一般的に人口が密集し、交と解されることから、主に地震工学分野では常時微動と呼ばれ、通網が発展した都市圏で大きくなることから、近年では微動を周「シグナル」の一種として地盤構造の推定や建築・土木構造物のヘ

辺地域の社会経済活動のモニタリング指標とする試みも見られる

ルスモニタリングの目的で利活用されている。

6）。

新型コロナウイルスの世界的流行に始まった 2020 年は、微動の研究において一石を投じた年となった。感染拡大防止のためにロⅡ 用いたデータ
１）連続地震観測記録（MeSO-net、Hi-net）

ックダウン政策などの強い外出制限が課された世界中の主要都市

本研究では、防災科学技術研究所によって運用されている首都において、人間活動の大幅な低下に伴い、微動の振幅が低下したこ

圏地震観測網 MeSO-net（設置・展開は東京大学地震研究所によとが相次いで報告された 7–12）。この現象は「Global Quieting」7)る 15））ならびに高感度地震観測網 Hi-net16）の記録を使用した。

などと称され、微動の振幅と地震計が設置されている地域の交通

MeSO-net は首都圏を中心とした約 300 地点に展開されている地

量/排気ガス排出量の関連性などについて世界中の多くの研究者に震観測網であり、各地点の地中約 20m の深さにサーボ型加速度

よって報告がなされた。

計が設置されている 17–18）。一方、Hi-net は微小地震の観測を目

日本国内においても、小中高校を対象とした全国一斉臨時休業

的としており（同研究所の強震観測網 KiK-net 地中観測点と併（2020 年 2 月 28 日〜）、緊急事態宣言の発令（第１回：首都圏で設）、首都圏では 1,900m 以深の地中に速度型地震計が設置されは 2020 年 4 月 7 日〜5 月 31 日）によって人間活動が低下し、微ている。本研究では 2018 年 1 月〜2021 年 12 月の期間を対象とは 2018 年 1

して、MeSO-net 観測点 169 点、Hi-net 観測点 6 点の連続波形

動の振幅が低下したことが話題となった。Yabe ら

13）月〜2020 年 6 月の期間に首都圏の 13 地点で観測された微動記録

記録を取得した（対象とした観測点を図１に示す）。

を収集し、特定の周波数帯域における微動の振幅と周囲の人流の

２）観測点周辺の人流データ

増減に対応関係があることを指摘した。Nimiya ら 14）は対象とす

人流データは、特定のエリアにおける滞留人口を時間帯毎に示る MeSO-net 観測点を 101 観測点、期間を 2017 年 4 月〜2021 年

した数値情報であり、スマートフォン等の端末位置情報を基に集3 月に拡大し、2 回目の緊急事態宣言発出時においても人々の動き計される。本研究では、微動と人流との位置関係をより広域かつに対応した微動の変化があったことを指摘している。

多地点にわたって議論するため、(株) NTT ドコモが準リアルタ

一方、「微動レベルが低下しなかった」観測点に関して詳細に言イムで逐次公開している人流情報（500m メッシュ）ならびに国及した論文は国内外を含めほとんど見られない。しかも、多くの先土交通省によって公開されている人流オープンデータ（1km メッ

行研究では、微動レベルの低下を確認するために着目した地震観シュ）を使用した。前者では、人流量が Web ブラウザの地図上測点数が限られていたり、交通量や人流の変化と人間活動の変化に 10 段階に色分けされて表示される（25 時間前〜1 時間前の範とを定量的に紐付けて論じていないなど、本現象に関しては未だ

囲で１時間単位）。後者では、月毎のメッシュ毎の人流の平均値

不明な点も残されている。もし、コロナ禍による人々の生活様式のが平日／昼間、日中／夜／深夜の３つの時間帯に分けて集計され変化が微動の振幅の低下を招くのであれば、微動研究においてはている。

シグナルの低下／消失を意味する。地震計によって測定される微

３）断面交通量データ

動が周囲のどのような人間活動がどの程度寄与するによって構成

全国の一般道路および高速道路には交通量集計測機器（トラフされているのかを把握することは、微動探査はもとより新規地震ィックカウンター)が設置されている。一般道の断面交通量は警察

観測点設置時におけるノイズの評価の上でも重要であるため、庁（各都道府県警）によって、高速道路のものは管轄する高速道

2020 年に発生したこの現象の本質を理解することは大きな意味

路会社によって集計されている（一般道については日本道路交通がある。

情報センター、高速道路については国土交通省が公開）。本研究

東京都 23 区および周辺自治体を含む首都圏は、世界でも有数のでは首都圏 2,898 地点において計測された交通量データを入手し人口を有する都市圏である。当該エリアでは近年、人流や車両交通

た。

量などの人間活動が細かくモニタリングされている。一方で、首都

４）観測点の周辺環境に関する情報

圏には多数の地震計も設置されており、世界に類を見ない程の高MeSO-net 観測点の多くは小中学校の敷地内に設置されてい密度な連続観測が実施されている。本発表では、人間活動の様式がる。日本における微動の低下は、休校措置の開始と連動している

大きく変化した 2020 年に測定された微動の記録を詳細に分析すことが報告されている 13）ことから、MeSO-net の記録には学校ることで、何が微動の消長に寄与したのかを論じ、人間活動がどの活動や学校の規模に対応した微動の変動が反映されている可能性

程度微動に影響を与えるのかについて検証する。

が高い。そこで、対象とする MeSO-net 観測点のうち、小中学校の敷地内に位置する 150 観測点について、各学校の令和 2 年度の在籍児童・生徒数をはじめとする関連情報を収集した。公園や公図 1 本観測点で使用した防災科学技術研究所 MeSO-net 観測点（丸）および Hi-net 観測点（三角）共施設に設置されている観測点については、コロナ禍における利動の時間変化を論じることが可能になると期待される。本研究で用状況を調べた。また、各地点の地震計の設置場所と周辺建物とは、これを「地震データトラフィック（SDT）」と呼ぶ。

の位置関係も、航空写真およびストリートビューを用いて確認した。

Ⅳ 結果
１）フーリエ振幅スペクトルⅢ 解析手法図 2 に、MeSO-net 観測点 6 地点（設置場所は図 1 参照）で求取得した MeSO-net および Hi-net 観測記録に対して、以下の処理

めたランニングスペクトルを示す。各観測点で得られたスペクトを施した。

ルは、1 日単位で周期的な増減を繰り返しており、そのパターンは

１）フーリエ振幅スペクトルの時空間変化

年間を通して一定である。多くの観測点では、ゴールデンウィーク

取得した微動波形記録の上下動成分を対象として、１時間ごと

期間中やお盆休み期間に微動の振幅スペクトルが広い周波数帯域のフーリエ振幅スペクトル（20.48 秒、50%ずつずらしながら導で低下する。スペクトルの振幅や形状は地点によって異なり、交通

出）を求めることで 2019 年 1 月〜2020 年 12 月の 2 年間分の量の多い高速道路や地下鉄の線路までの距離が近い観測点（例えランニングスペクトルを観測点毎に求めた。なお、データ処理のば E.GNZM：中央区銀座）では、広い周波数帯域で高い振幅を示

際には地震や突発的なシグナル、擾乱等による影響は除去していしている。一方、周囲に建物が少ない郊外の観測点（例えばない。

E.SNJM：千葉県茂原市）では振幅が小さい。

２）地震データトラフィック（SDT）のモニタリング
MeSO-net および Hi-net 観測記録は、WIN32 形式というデー対象とした全地震観測点のスペクトルの特徴を整理したところ、概ね以下の特徴が見られた。

タフォーマットで提供されている。WIN32 形式では、波形デー(1) 休校が始まった時期に高周波数成分(20–60Hz)の微動の振幅

タの圧縮率が波形の振幅に応じて変化するという特性があること低下が見られるのは、地震計が学校に設置されている MeSO-net

から、取得した波形データのファイル容量と微動の振幅には相関観測点の一部である。

関係がある 19）。この特徴を利用することで、ダウンロードした(2) 地震計が学校に設置されている観測点の多くでは、第 1 回緊急波形データの容量を把握するだけで、波形解析を行うことなく微事態宣言期間中に広い周波数帯域で振幅が低下している。ただし、

振幅の低下量は殆どの観測点において半減までには及んでいない。

(3) 地震計が学校に設置されている観測点のうち、一部の観測点で

図 2 MeSO-net 観測点のランニングスペクトル（2019 年 1 月〜2020 年 12 月）および 2020 年/2019 年比は 2020 年以前でも 2〜3 月上旬以降に高周波数帯域(40–60Hz)で応した振幅の減少が捉えられていない。

僅かに振幅が低下するという季節変動が見られる(例えば

図 3 には、 MeSO-net 観測点の周辺で 2020 年 1 月および 5

E.IKBM：豊島区池袋、E.NMDM：千葉県船橋市、E.SNJM)。

月に観測された平日 10 時台の人流量を示す。定常的な微動の振(4) 地震計が校舎から離れた場所（>50m）に設置されている観測幅の大小は周囲の人流とも概ね相関がある一方、緊急事態宣言期

点の多く（例えば E.SNJM）では、3 月の臨時休校に伴う振幅の間中に周囲の人流が半減したような観測点は都心の一部を除いて低下が顕著ではない。

殆ど存在しない。また、図 4 には、MeSO-net 全観測点に対して(5) 学校以外に地震計が設置されている観測点では、2020 年の微求めた、2019 年と 2020 年の平日 10 時台の振幅スペクトルの比動の低下が不明瞭である。一方で、2020 年 3 月以降に行事の中止を示す（1 月、5 月、7 月）。1 月は一部の観測点を除き、前年とや利用制限等の対策がなされた施設（E.YMPM：江東区夢の島）

比較して大きな変化が見られないが、5 月には多くの観測点におでは、20Hz 以上の微動レベルが低下している。

いて、広い周波数帯域で微動レベルが低下している。特に学校に(6) 地中深くに設置されている Hi-net 観測点においても、人間活設置された観測点では、低下の度合いがその他の種別の観測点に動の影響を受けた微動の日周変動が確認され、広域の人間活動が比べて顕著である。更に興味深いことに、7 月になると、学校の反映されていると考えられる。一方で、Hi-net ではコロナ禍に対観測点の微動の振幅が昨年の値を上回るという現象も見られた。

長期の休校措置による学習の遅れを取り戻すため、通常であれば7 月下旬に開始する夏季休暇を設けなかった学校が多かったことて、１時間毎の時間変化を示している。SDT は 2020 年の休校期
間中に目立って低下している。SDT も振幅スペクトルと同様、
2020 年以外であっても 1〜2 月に高く、3 月以降に低下する傾向が見られる。2021 年には首都圏で長期間に渡る緊急事態宣言（3回）およびまん延防止等重点措置（2 回）が取られていたが、目立った SDT の変化は見られなかった。
図 6 には、SDT を観測点の設置環境別に分類（a: MeSO-net 全点、b: 観測点と校舎が 50m 以上離れている 27 観測点、c: 学校以

図 3 2020 年 1 月と 5 月の平日 10 時台の人流の比較

外の 10 観測点、d: Hi-net 観測点）して表示している。2020 年 3月以降に SDT が低下する傾向は学校に関連した観測点においてを反映しているものと考えられる。これらの特徴を勘案すると、顕著であり、校舎と観測点との距離が離れている場合には、3 月のMeSO-net 観測点における微動の低下には、広域の人間活動の変

SDT の低下が不明瞭となる。また、Hi-net 観測点ではコロナ禍に化ではなく、観測点が設置されている施設の使用状況の変化が色対応した SDT の減少は確認されない。これらの見解はフーリエス

濃く反映されている可能性が考えられる。

ペクトルで得られたものと矛盾しておらず、膨大なスペクトル解２）SDT

析を行わなくとも、ファイル容量のみを追跡しただけで微動の日

図 5 には、2018 年 1 月〜2021 年 12 月の間に MeSO-net169／週/年変化を簡易的に追うことが可能であることを確認した。

観測点の記録から導出した SDT を微動の振幅の指標と見做し

図 4 MeSO-net 観測点の平日 10 時台のフーリエスペクトルの平均値の比（2020 年/2019 年）

図 5 １観測点あたりの 1 時間の SDT の時間変化（2018 年 1 月〜2021 年 12 月）

図 6 観測点の設置環境毎に分類した 2020 年の SDT の時間変化（a. MeSO-net 全観測点、b. 校舎と地震計が 50m 以上離れた MeSO-net 観測点 27 点
c. 学校以外に地震計が設置された MeSO-net 観測点 10 点、d. Hi-net 観測点）

図 7 には、対象エリア全体における各点の SDT、人流および

３）観測点の周辺環境が微動に及ぼす影響

交通量の、2019 年と 2020 年の比較（1 月、5 月）を示す。コロ

学校の活動が微動振幅の低下にもたらす影響を検討するため、ナ禍前の 1 月には SDT、人流、交通量ともに前年度との目立っ観測点の設置環境に応じた振幅スペクトルの低下量についても検た違いが見られないが、第１回緊急事態宣言下の 5 月には、多く討した。図 9 では、観測点を 8 つのグループに分類し、各グルーの地点で SDT が低下している。一方、人流や交通量は東京都心

プにおける 2020 年/2019 年のスペクトル比の中央値を示していの一部エリアのみで大幅に低下しているだけであり、広域的な減る。MeSO-net 全観測点の結果（図 9a）からは、2020 年 3 月に少は見られない。人流に至っては、在宅勤務の普及等に伴い、郊20Hz 以上の微動の振幅が低下し、4〜5 月には広い帯域で更に低外エリアで上昇するという現象も見られる。図 8 には、MeSO-

下、6 月には前年と同等のレベルに回復、7 月には 20Hz 以上で

net 観測点単点における SDT の変化および観測点近傍で測定さ前年を上回る傾向が見られる。類似した傾向は、学校に地震計がれた交通量を示すが、コロナ禍に SDT が低下する一方で、周囲設置されている観測点のグループ（図 9c）でも見られる。一方、の交通量は大きく変化していないことがわかる。交通による振動

Hi-net（図 9b）や学校以外に地震計が設置されている観測点のグ

は広域のバックグラウンドとなる微動場を構成する主要な要素でループ（図 9d）では、振幅スペクトルの低下が見られない。

あると考えられるが、SDT の短期的な減少には交通量は寄与しさらに、学校観測点を在校生数に応じてグループ分けするとておらず、振幅を低減させたのは観測点周囲に起源を持つその他（図 9e–g）、在校生数が多い学校ほど緊急事態宣言期間中の微動の要因である可能性が高いことを示唆している。

の振幅低下が大きい傾向が見られる。さらに、学校観測点でも地震計が校舎から離れて設置されているグループ (図 9h)では、微動レベルの低下量が小さい。20Hz 以上の微動振幅レベルの変動
は学校の規模に影響されていることが窺える。
20Hz 以上の微動の消長を支配する要因は現時点で不明である。一方、一般的に人間の可聴域の下限周波数が 20Hz 前後であることから、20–100Hz の帯域で生じる音は「低周波音」と呼ばれる 20）。これらの低周波音を発する主な要因として、水流、自動車や航空機のエンジン音、機械の騒音などが挙げられる 21）。
20Hz 以上の微動の振幅低下が見られた観測点の多くが学校に位置していることに鑑みると、学校施設特有の低周波音と微動に何らかの関連性があると推察される。
東京都内ではほぼ全ての公立学校の普通教室に空調が設置されている 22)ことから、休校期間中に多くの教室の空調を停止したことで、空調室外機のコンプレッサーあるいはボイラーから発せられる低周波音が低減し、20Hz 以上の微動の低下に寄与した可能

図 7 2019 年と 2020 年の SDT/人流/交通量の増減（平日昼）性も考えられる。エアコンの設置数が多い学校、すなわち児童・生徒数が多い学校ほど、その影響が顕著になるとも考えられる。
仮に空調によって微動の消長が支配されているのであれば、校舎から離れた観測点で顕著な微動の低下が確認されない理由を説明することが出来る。夏場よりも冬場の方が学校設置の MeSO-net
観測点の微動の振幅が大きくなるのは、室内外の気温差が大きくなることで、室外機の動作音が大きくなることを反映しているのかも知れない。今後、エアコンが設置されている施設の敷地内で微動および低周波音を測定する等の実証実験が必要であろう。

図82020 年の SDT（上段）と周辺交通量（下段）の比較例

図 9 2019 年と 2020 年の 1 月〜7 月の各月における平日 10 時台のフーリエスペクトル比Ⅴ まとめと課題

る）。微動の振幅が低下したとされる他国の地震観測点において首都圏で観測された連続地震波形記録を用いて、微動のスペク

も、地震計が設置されている観測所/建物の当時の利用状況など、トルの経時変化を調べた。全国一斉休校が始まった 2020 年 3 月

周辺環境の影響を適切に把握する必要があることも強調したい。

以降、学校の校舎近くに地震計が設置された MeSO-net 観測点でなお、本研究で実施した手法および結果の詳細については、著

は 20Hz 以上の高周波数帯域で微動の振幅低下が見られた。ま者らが取りまとめた発表論文 23–24）に掲載されているため、ご一た、第 1 回緊急事態宣言期間中には、これらの観測点を中心に更読いただければ幸いである。

なる振幅低下が 10–90Hz の広い周波数帯域で見られた。これらの微動レベルの低下は周囲の交通量および人流の大小に関わらず謝辞確認されることから、学校活動の変化に起因した局地的な微動場

本研究では、防災科学技術研究所の MeSO-net および Hi-netの変化を反映している可能性が高いと考えられる。微動レベルの観測記録を使用した。人流データは国土交通省ならびに（株）

低下の度合いは児童・生徒数が多い学校において顕著であり、学NTT ドコモの公開情報を利用した。断面交通量は国土交通省な校以外に設置された MeSO-net 観測点や Hi-net 観測点では確認

らびに警察庁が取りまとめたものを利用した。小中学校の在学生されなかったことから、2020 年に首都圏で観測された微動レベ

数に関する情報は（株）ガッコムによって取りまとめられたもの

ルの低下は、観測点が設置されている施設の利用状況変化に起因を使用した。本研究は、発表者の他、微動観測・解析に関する知

した局所的な現象である可能性が示唆される。

見を有する研究者（吉見雅行：産業技術総合研究所、鈴木晴彦：

地震工学分野において対象とする地震動および微動の周波数帯

応用地質株式会社、森伸一郎：愛媛大学、香川敬生：鳥取大学、域が 0.1–20Hz 程度であることに鑑みると、都市封鎖のような強山田雅行：ニュージェック株式会社、一井康二：関西大学）の協行措置に及ばなかった日本国内において、緊急事態宣言中の社会力の下で実施された。本議論の機会をご提供いただいた研究会

経済活動の変化が微動探査などの研究に及ぼす影響はほとんど無「微動の会（会長：防災科学技術研究所 藤原広行博士）」関係者

いと考えられる（大型台風通過時など広域の交通が停止した状況に、この場を借りて感謝の意を表す。

になって、首都圏の微動は初めて半減することを確認してい参考文献

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