ＩＳＳＮ１３４６－７８４０

港湾空港技術研究所
資料
TECHNICAL NOTEOFTHE PORT AND AIRPORT RESEARCH INSTITUTE

No.1266

March 2013

港湾地域強震観測年報（2011）野津若井

独立行政法人厚淳

港湾空港技術研究所

Independent Administrative Institution,

Port and Airport Research Institute, Japan目

次旨 ······························································································································································

3

1. はじめに ························································································································································

4

2. 観測網と観測機器 ········································································································································

62.1

観測網 ····················································································································································

6

2.2

強震計の維持管理 ································································································································

72.3

観測地点 ················································································································································

7

2.4

強震計 ····················································································································································

7

2.5

強震計の基礎と観測小屋 ··················································································································· 11

要

3. 記録の整理 ···················································································································································· 12
4. 補正と積分 ···················································································································································· 13
4.1

フィルタリングと積分の方法 ··········································································································· 134.2計器特性補正等のためのフィルタ ··································································································· 14

4.3

SMAC-B2相当フィルタ ························································································································· 14

4.4

積分用のハイパスフィルタ ··············································································································· 15

4.5

解析のアウトプット ···························································································································· 16

5. 2011年に取得された代表的な記録について ··························································································· 16
5.1

東北地方太平洋沖地震の本震の記録 ······························································································· 16

5.2

東北地方太平洋沖地震の余震の記録 ······························································································· 28

6. まとめ ···························································································································································· 29
謝辞 ······································································································································································· 30
参考文献 ······························································································································································ 30
強震観測担当者（2011年1月～12月） ··········································································································· 33-1-

Annual Report on Strong-Motion Earthquake
Records in Japanese Ports (2011)
Atsushi NOZU*
Atsushi WAKAI**

Synopsis
Since 1962, strong ground motions and earthquake responses of structures have been observed in
the major ports in Japan. In 2011, 2417 accelerograms were obtained and analyzed at the Port andAirport Research Institute.
The strong-motion earthquake observation network in Japanese ports consists of 136
strong-motion accelerographs installed at 61 ports as of December 2011. Seventy-two
accelerographs out of 136 are installed on ground surface, 44 accelerographs are in ground by using
bore-hole and the rest 20 are on structures such as quay walls. Currently five types ofaccelerographs are used in the network, namely, the ERS accelerograph, the SMAC-MDU
accelerograph, the Datol-100 accelerograph, the Omni accelerograph and the Basalt accelerograph,
all of which are negative feedback accelerographs equipped with a digital recorder.
This report presents the results of observation and preliminary analysis of records obtained in
2011. ASCII data of the recorded accelerations for all the records in 2011 are available on theattached DVD in the user-friendly CSV format. Also, computer plots of recorded accelerations areavailable on the DVD for the records with peak accelerations exceeding 20 Gal. For the records
with peak accelerations exceeding 50 Gal, computer plots of recorded accelerations, integrated
velocities and displacements, Fourier spectra and response spectra are available on the DVD.
Key Words: earthquake, port, strong-motion earthquake observation, acceleration record,
Fourier spectra* Head of Engineering Seismology Group, Earthquake Disaster Prevention Engineering Division** Postdoctoral Fellow, Engineering Seismology Group, Earthquake Disaster Prevention Engineering Division
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5058
Fax：+81-46-844-0839
e-mail:nozu@pari.go.jp-2-港湾地域強震観測年報（2011）
野津

厚*・若井

要

淳**

旨

1962 年より実施されている港湾地域強震観測により，2011 年には 2417 の強震記録が得られた．
強震計の台数としては，2011 年末現在，136 台の強震計が 61 港に設置されており，設置状況としては，72 台が地表に，44 台が地中に，20 台が構造物上に設置されている．観測網を構成する強震計
は ERS 型強震計，SMAC-MDU 型強震計，Datol-100 型強震計，Omni 型強震計，Basalt 型強震計の 5種類であり，いずれもサーボ型加速度計である．
本資料は 2011 年に港湾地域強震観測網で得られた記録について報告するものである．得られた記録は港湾毎に分類され，地震諸元・記録番号・最大加速度等とともに付録 DVD の強震観測表にまとめられている．強震観測表の地震諸元は気象庁の地震・火山月報（カタログ編）に基づいている．
また，強震記録の記録番号は各観測地点から記録が送られてきた順番に付けられており，記録の分類として，頭文字「F」で始まる記録は ERS 型強震計で得られた記録，頭文字「U」で始まる記録はSMAC-MDU 型強震計で得られた記録，頭文字「D」で始まる記録は Datol-100 型強震計で得られた記録，頭文字「O」で始まる記録は Omni 型強震計で得られた記録，頭文字「B」で始まる記録は Basalt型強震計で得られた記録をそれぞれ示している．強震観測表にまとめられているすべての記録のデ
ジタルデータを付録 DVD に CSV 形式で収録している．最大加速度が 20Gal を越える記録について
は加速度波形を画像ファイルの形で付録 DVD に収録している．また，最大加速度が 50Gal を越える
比較的大きな記録については，加速度波形に加え，速度波形，変位波形，フーリエスペクトル，応答スペクトルも画像ファイルの形で付録 DVD に収録している．
2011 年の観測は次に示す諸機関の協力の下に実施された．
国土交通省港湾局
東京都港湾局

国土交通省地方整備局

静岡県港湾総室

国土交通省北海道開発局

大阪市港湾局

神戸市みなと総局

内閣府沖縄総合事務局
宮崎県港湾課

強震観測は，各観測地点での強震観測担当者の努力に負うところが非常に大きい．担当者各位に敬意と謝意を表すとともに，各観測地点で実際に観測に携わった方々の氏名を巻末に掲載する．
キーワード：地震，港湾地域強震観測，加速度記録，フーリエスペクトル* 地震防災研究領域 地震動研究チームリーダー** 地震防災研究領域 地震動研究チーム 特別研究員〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 港湾空港技術研究所
電話：046-844-5058 Fax：046-844-0839
e-mail:nozu@pari.go.jp-3-

1. はじめに中小地震の記録を取得して，将来の大地震の揺れの予測に活用することである．上述のように地震動の性質は地

港湾地域強震観測は当所の前身である運輸省港湾技術点毎に異なるため，構造物の耐震設計には地点毎の特性研究所が中心となり 1962 年に開始され，国の機関や地方を反映した入力地震動を用いることが望ましい．各港湾

自治体が参画して実施されてきた．2011 年末の時点ではで得られた中小地震の記録には，港湾毎の地下構造の情

全国 61 の港に 136 台の強震計が設置されている（図-1）．

報が含まれており，この情報を生かすことにより，将来

図-1 には強震計の機種も示されているが，その詳細につの大地震による揺れの予測に役立てることができる．そいては 2.を参照されたい．表-1 に 2001 年以降の強震計の一例として，2000 年鳥取県西部地震の余震の際に境港台数と記録数の推移を示す．

とその周辺の複数の地点（図-3）で取得された記録を経験的グリーン関数法と呼ばれる方法で多数重ね合わせる

港湾地域強震観測の目的は極めて多岐にわたるが，ここでは代表的な三つの目的を説明する．

ことにより，鳥取県西部地震の本震地動をシミュレーシ（1）強震観測の第一の目的は，港湾に被害をもたらすよョンした結果を図-4 に示すが，各地点の地震動の振幅，

うな大地震が発生した場合に，その揺れを記録して，こ周期，継続時間などの特徴をかなり良好に再現できていれを被害メカニズムの解明や適切な復旧工法の選定に利ることがわかる．ここで用いた手法の詳細については文用することである．1995 年兵庫県南部地震で被災した神献 6）を参照していただきたい．
港湾地域強震観測で得られた記録は，後に説明するよ戸港の岸壁の被害原因の解明には，神戸港で取得された
1），2）．また，2011 年東北地方太平

うな処理と解析を経た後に，強震観測年報として公表さ洋沖地震の際に取得された強震記録も，防波堤等の被害れてきた．まず，1963 年から 1975 年の記録が強震観測

原因の解明に活用されている．

年報として公表された 7)-17)．1963 年から 1975 年の年報

強震記録が活用された（2）強震観測の第二の目的は，地点毎に異なる地震動のには鉛直成分が含まれていなかったので，それらは別冊

特性を解明することである．図-2 では八戸港と関西国際18)

空港で得られた強震記録のフーリエスペクトルを比較しからは新しいデータ処理の方法を取り入れ，計器補正をている．八戸港では 1968 年十勝沖地震と 1994 年三陸は施した加速度波形とそれを積分した速度波形と変位波形，

るか沖地震の強震記録が得られているが，26 年の時を隔

フーリエスペクトルや応答スペクトルを年報で報告するてて発生した二つの大地震で，いずれも周期 2.5 秒（周ようになった 19)-48)．また，通常の年報とは別に，被害地

波数 0.4Hz）の成分が卓越している．一方，関西国際空震の記録だけを集めた資料も刊行されている 49)-60)．強震

港では 1995 年兵庫県南部地震と 2000 年鳥取県西部地震

観測年報の変遷を表-2 に示す．

として公表された．1976 年と 1977 年の強震観測年報の記録が得られているが，いずれも周期 5 秒（周波数

昨今のように公的機関の組織再編が進む中では，強震

0.2Hz）の成分が卓越している．このように，場所により記録のデジタルデータを研究室内で保管することが最も地震動の特性が異なるのは，地震基盤上に存在する堆積

確実な保管方法であるとはもはや言えなくなってきてい層の地震動への影響（サイト特性）が場所毎に異なるたる．デジタルデータを保管する場所としてはウェブ・サめである．平成 19 年 4 月に改訂された新しい港湾の施設

ーバも考えられるが，ウェブ・サーバのサービスが停止の技術上の基準では，設計用入力地震動の評価を行う際，すれば，それと同時にデータが失われる可能性がある．

対象施設設置位置もしくはその周辺における地震動の実

しかるべき出版物に電子媒体を添付して，その中にデジ

測値に基づいてサイト特性の評価を行うことが求められ

タルデータを収めておくことが，強震記録のデジタルデるようになった．従って，設計実務において強震観測のータを後世に残すための最も確実な手段であろう．電子

果たす役割の重要性は今後一層高まるものと予想される．

媒体にも種々のものがあるが，容量・価格・普及の度合

このことに関連して，全国の港湾等の強震観測地点においなどから CD が最適と判断される．このような考えか

けるサイト増幅特性の評価結果をとりまとめた資料が刊

ら 1999 年以降の強震観測年報 38)-48)には，デジタルデー

行されているので 3），4），5），参考にしていただければ幸い

タを収録した CD を添付している．ただし，本資料におである．強震観測により地震動の卓越周期の解明が進めいては，2011 年に取得された記録の数が非常に多かった

ば，構造物の固有周期と地震動の卓越周期が一致しない

ことから，DVD を添付している．
本資料の付録 DVD には，2011 年に取得されたすべてように工夫することも可能になるので，地震による被害の軽減に資するものと期待される．

の加速度記録のデジタルデータが CSV 形式で収められ（3）強震観測の第三の目的は，良質な（SN 比の高い）ている．また，20Gal を越える記録については，加速度-4-図-1 港湾地域強震観測網-5-

表-1 強震計台数と記録数の推移（台数は年末の数字）

年 港湾数 強震計台数 記録数
2001
60
97
207
2002
60
98
140
2003
60
104
394
2004
60
110
468
2005
60
111
434
2006
61
113
276
2007
61
119
520
2008
61
119
417
2009
61
119
488
2010
61
119
296
2011
61
136
2408
表-2 強震観測年報の変遷

年1963～1975

強震観測年報の内容
CD
加速度波形，フーリエスペクトル，応 無
答スペクトル．鉛直成分は別冊として公表．
1976～1998
計器補正を施した加速度波形とそ 無れを積分した速度波形と変位波形，
フーリエスペクトル，応答スペクト
1999～本資料 同上有

図-2 八戸港と関西国際空港の地震動特性の比較

記録を図化したものが収められている．さらに，50Gal を越える記録については，加速度記録と，これを積分して得た速度波形，変位波形，フーリエスペクトル，さらに応答スペクトルを図化したものが収められている．

2. 観測網と観測機器

図-3 境港およびその周辺の強震観測地点

2.1

観測網

港湾地域強震観測網は日本全国の海岸線をカバーしており，2011 年末の時点では 136 の強震計が 61 の港に設置されている．2011 年末の時点で強震計の設置されている港湾
は図-1 および付録 DVD の地図に示すとおりである．付録
DVD の地図上の港名をクリックすれば，強震計の機種と設置条件が表示される．観測地点の土質柱状図等も付録 DVDに収められており，地図からたどることができる．観測地
点のさらなる詳細情報については観測地点資料 61)-66)を参
照されたい．2011 年末の時点では，136 の観測地点のうち
74 地点に ERS 型強震計が，45 地点に SMAC-MDU 型強震計が，8 地点に Datol-100 型強震計が，3 地点に Omni 型強震計が，6 地点に Basalt 型強震計が設置されている．これらはいずれもサーボ型加速度計（フォースバランス型または速度帰還型）67）である．以前に主力であったアナログ式

図-4 経験的グリーン関数法による 2000 年鳥取県西部地
震の本震地動の再現 6）の SMAC-B2 型強震計は姿を消している．

-6-

2.2

強震計の維持管理

強震計の維持管理は当所と港湾地域強震観測の他の参画機関との緊密な協力の下に実地されている．現在，観測網を構成する強震計の大半は通信機能を有しており，ダイア
ルアップ方式により，観測点から当所へのデータ転送が可能な状況となっている．オンラインによるデータ転送が可能な地点は，2011 年末の時点では，136 の強震観測地点のうち 128 地点である．
強震計の通信機能は，データ収集だけでなく，強震計の健全度把握にも用いられている．いつ発生するかわからな
い大地震に備えて，強震計を常に健全な状態に保つことが極めて重要である．そのためには，強震計に不具合が発生した場合，それを早期に発見することが必要である．強震計の通信機能を活用し，当所の職員が強震計の健全度把握を行うことが，観測網の維持に大きく寄与していると考え

図-5 観測地点名のルール

られる．
なお，通信方式については，従来はダイアルアップ方式

観測地点の位置を表している．港湾事務所に設置されていであったが，地震直後に強震計から当所サーバまで波形デる観測点では「小名浜事」のように「事」という文字をつータを自動で転送できる新しいシステム（地震動情報即時けている．添え字の「G」は強震計の型を表しており，釧

伝達システム）が 2011 年に開発され，2011 年末の時点で

路港には ERS-G 型強震計が設置されていることを意味す

は 17 地点に導入されている．
この新しいシステムについてる．SMAC-B2 型強震計には添え字「S」が，ERS-B，C，D

は稿を改めて説明することとしたい．

型の強震計には添え字「M」が，ERS-F 型強震計には添え字「F」が，ERS-G/GV 型強震計には添え字「G」が，2.3

SMAC-MDU 型強震計には添え字「U」が，Datol-100 型強

観測地点

観測網には 3 種類の観測地点がある．1 つ目は地表面の震計には添え字「D」が，Omni 型強震計には添え字「O」

加速度を記録するもの，2 つ目はボアホールを使用し地中が，Basalt 型強震計には添え字「B」が，それぞれ対応する．

の加速度を記録するもの，3 つ目は構造物の地震応答を記「釧路-GB」で添え字「G」の後ろの「B」は設置条件を示録するものである．構造物の地震応答を記録するための観し，ボアホールを使用して地中に強震計を設置しているこ

測点のそばには必ず地盤の加速度を測定するための観測点とを意味する．例えば「釧路-G」のように設置条件を表すが設けられている．

添え字がない場合は，その強震計が地表に設置されている各観測地点では，原則として，強震計の水平成分の一つことを意味する．添え字「R」がついている場合は強震計

は真北を向いている．ただし，例外として，構造物の応答が構造物上に設置されていることを意味する．「神戸」等のを記録する観測点と，これに付随して地盤加速度を記録す

ように地中の異なる深さに強震計が設置されている場合は，る観測点では，強震計が構造物と平行に設置されている場

添え字「B」の後ろに強震計の深度を表す「40」等の数字合もある．岸壁や桟橋など多くの港湾構造物は 2 次元的なをつけている（単位 m）．また，「清水日の出-UC1」と「清形状をしており，構造物の法線方向に垂直な成分と平行な

水日の出-UC2」の「C」は，強震計が CDM 改良地盤に設成分を計測する方が解析上便利であるため，そのようにし置されていることを示している．

ている．強震計の 2 つの水平成分が真の南北方向と東西方向に一致しない場合には，方向成分を表すために偏角（単2.4位は度）が使用される．例えば N10E は真北から東に 10°(1) ERS-F 型強震計

強震計

ERS-F 型強震計は不揮発性磁気バブルメモリを備えたサ

回転した方向を意味する．
観測網のそれぞれの観測地点には観測地点名が付けられーボ型加速度計（フォースバランス型）である．記録器のている．観測地点名は位置と強震計の型と設置条件の組み

メインユニットは，図-6 に示す通り，不揮発性磁気バブル

合わせである（図-5）．
例えば北海道の釧路港の観測点は「釧メモリが 4 つと制御装置からなり，その寸法は

路-G」および「釧路-GB」と名付けられている．「釧路」は240×240×35mm，質量は約 1kg である．記録器には 2 つの

-7-

表-3

ERS-F, G, GV 型強震計の仕様

総合特性(-F)2G
計測可能加速度 (-G, -GV)0.008G～2G の範囲で設定可
能
周波数範囲

0.01Hz-35Hz

ダイナミックレ
86dB over
ンジ
換振器
成分

図-6

水平 2 成分と上下成分(-F) 2G
計測可能加速度 (-G, -GV)0.008G～2G の範囲で設定可能ERS-F 型強震計の記録装置のメインユニット

感度

10-5

形式

(-F and -G)フォースバランス型(-GV)速度帰還型

フィルタ
ハイパスフィル
0.007Hz -6dB/octave
タ
ローパスフィル
35Hz -18dB/octave
タA/D 変換
解像度

16bit

変換速度

100Hz

遅延メモリ： 10s
図-7

時計: 内蔵時計の精度は 1/100s，1 時間毎にラジオの時報により校正ERS-F, G, GV 型強震計の地中設置用換振器

スタータ: トリガーレベルは計測可能加速度の 0.5，1
または 2％
記録器

図-8

ERS-F, G, GV 型強震計の構造物取り付け用換振器

チャンネル数(-F) 4-10 チャンネル (うち 1 チャン
ネルは時刻)(-G, -GV)3-12 チャンネル

メモリサイズ(-F) バブルメモリ: 1 Mbyte×2(-G, -GV) IC カードメモリ: 2 Mbyte

収録時間

1 記録あたり 1-10min

最大記録時間(-F) 40 min/4ch(-G, -GV) 52 min/3ch
加速度が大きいものを優先的に保存

関連情報

観測地点, 記録数,記録開始時刻, 各
成分の最大値ユニットが設置できる．加速度 3 成分に時間信号を加えた

校正：総合的な校正が可能

4 チャンネルの記録時間はユニットが 2 つの場合には約 40

バックアップ電源: 充電後 2 時間分である．

容器：アルミニウム箱，防水ERS-F 型強震計には，もともと換振器と記録器を 1 つのサ イ ズ ： (-F) 54(L)×54(W)×38(H)cm
54(L)×54(W)×33(H)cm

箱に収納した一体型のものがあり，その後，換振器と記録器が分かれた分離タイプのものが開発された．図-7 に示す

-8-

(-G,

-GV)

図-9

図-10

ERS-F, G 型強震計の周波数特性

図-11

ERS-GV 型強震計の周波数特性

ERS-G/GV 型強震計の IC カードメモリ

ものはボアホール用の換振器である．図-8 に示すものは構
造物取り付け用の換振器である．2011 年末の時点で ERS-F
型強震計の総数は 3 である．

図-12

ERS-G/GV 型強震計の外観

ERS-F 型強震計の仕様を表-3 に示す．ERS-F 型強震計の周波数特性を図-9 に示す．

（メモリサイズは 2MB）である．加速度 3 成分の記録時間(2) ERS-G/GV 型強震計

は 1 つのカードで約 52 分である．
加速度のトリガーレベル

ERS-G/GV 型強震計は記憶媒体として IC カードメモリをは様々な段階に設定できる．強震計の計測可能最大加速度

用いたサーボ型加速度計であり，フォースバランス型

は 2G で最大加速度のレベル（感度）は 0.008G から 2G の

（ERS-G 型）と速度帰還型（ERS-GV 型）がある．図-10間で適切な値に設定できる．2011 年末の時点で ERS-G/GV

は ERS-G/GV 型強震計で用いられている IC カードメモリ型強震計の総数は 71 である．

-9-

表-4

SMAC-MDU 型強震計の仕様（港湾地域強震観測での設定）
計測
計測範囲±2097Gal

振動数範囲

DC～30Hz

ダイナミック114dB
レンジ
A/D 変換解像度

24bit

サンプリング
100Hz
周波数
換振器
成分

水平 2 成分と上下成分

感度

3V/G

形式

フォースバランス型
図-13

フィルタ

SMAC-MDU 型強震計の外観

ハイパスフィ
0.02Hz
ルタ
ローパスフィ
30Hz
ルタ
時計
水晶精度

誤差±0.5ppm 以下

時刻修正

GPS による時刻修正

記録
起動条件

指定 3 成分の論理演算組み合わせ

記録開始

正秒記録開始

記録停止

停止設定レベルを下回って設定時間
後に自動停止最大記録時間600 s/3ch
加速度が大きいものを優先的に保存

メモリ

IC カードメモリ: 10Mbyte 以上

記録内容

加速度波形データ，起動時刻
設定値，機器状態，最大加速度値
SI 値，計測震度値

電源
使用電源

AC100V

50/60Hz

内蔵充電池

DC12V
バックアップ: 3 時間以上

図-14

SMAC-MDU 型強震計の周波数特性

外形寸法・質量
サイズ(据置型) 398W×418D×210Hmm，約 24kg型と異なっており，これを図-11 に示す．速度帰還型は雷の影響に対して有利であることから 67），ERS-GV 型強震計

ERS-G/GV 型強震計の仕様を表-3 に ERS-F 型と共に示す．

は地中観測点とこれに付随する地表観測点（例えば「釧路フォースバランス型である ERS-G 型強震計の周波数特性-GB」と「釧路-G」）で多く用いられている．換振器と記録

は ERS-F 型強震計と同じであり，図-9 に示すとおりである．

器を 1 つの箱に収納した標準的な ERS-G/GV 型強震計の外速度帰還型である ERS-GV 型強震計の周波数特性は ERS-F

観を図-12 に示す．

- 10 -

表-5

Datol-100 型強震計の仕様

表-6

Omni 型強震計の仕様（港湾地域強震観測での設定）（港湾地域強震観測での設定）
計測

計測
計測範囲

±1000Gal

計測範囲±2000Gal

振動数範囲

0.1～30Hz

振動数範囲

0.1～30Hz

A/D 変換解像度

A/D 変換
16bit

解像度

24bit

サンプリング
100Hz
周波数サンプリング
100Hz
周波数

換振器

換振器

成分

水平 2 成分と上下成分

成分

水平 2 成分と上下成分

感度10mV/Gal

感度

5mV/Gal

形式

速度帰還型

形式

速度帰還型

フィルタ

フィルタ

ローパスフィ
30Hz
ルタ

ローパスフィ
30Hz
ルタ

時計

時計

時刻修正

ラジオの時報により校正

時刻修正

記録

GPS による時刻修正

記録

起動条件

3 成分の論理演算組み合わせ

起動条件

3 成分の論理演算組み合わせ

記録停止

停止設定レベルを下回って設定時間
後に自動停止記録停止

停止設定レベルを下回って設定時間
後に自動停止保存モード

加速度が大きいものを優先的に保存

保存モード

新しいものを優先的に保存

メモリ

IC カードメモリ: 4～8Mbyte

メモリ

Flash Card: 256Mbyte

電源

電源

使用電源

AC100V

50/60Hz

内蔵充電池

DC12V
バックアップ: 約 5 時間

使用電源

AC100V

50/60Hz

内蔵充電池

バックアップ: 4 時間以上

とおりである．2011 年末の時点で Omni 型強震計の総数は(3) SMAC-MDU 型強震計

3 である．

SMAC-MDU 型強震計はフォースバランス型のサーボ型(6) Basalt 型強震計

加速度計である．表-4 に SMAC-MDU 型強震計の仕様を示

Basalt 型強震計はフォースバランス型のサーボ型加速度

す．強震計の外観と周波数特性をそれぞれ図-13 と図-14計である．表-7 に Basalt 型強震計の仕様を示す．強震計のに示す．2011 年末の時点で SMAC-MDU 型強震計の総数は周波数特性を図-16 に示す．2011 年末の時点で Basalt 型強

45 である．

震計の総数は 6 である．

(4) Datol-100 型強震計
Datol-100 型強震計は速度帰還型のサーボ型加速度計で2.5 強震計の基礎と観測小屋ある．表-5 に Datol-100 型強震計の仕様を示す．強震計の港湾地域強震観測で強震計を地表に設置する場合，強震周波数特性を図-15 に示す．2011 年末の時点で Datol-100

観測小屋に設置する場合とハンドホール内に設置する場合

型強震計の総数は 8 である．

がある．このうち強震観測小屋に設置する場合，図-17 に(5) Omni 型強震計

示すような鉄筋コンクリート製の簡単な基礎を使用するこOmni 型強震計は速度帰還型のサーボ型加速度計である．

とが標準となっている．図-17 に示される厚さ 300mm の空表-6 に Omni 型強震計の仕様を示す．強震計の周波数特性

洞は，基礎のみかけの密度を周囲の土の密度と等しくする

は Datol-100 型強震計と同じであり，図-15 に示す

ことにより，基礎が存在することによる記録への影響を最- 11 -

表-7

Basalt 型強震計の仕様（港湾地域強震観測での設定）
計測
計測範囲±3920Gal

振動数範囲

DC～40HzA/D 変換解像度

24bit

サンプリング
100Hz
周波数
換振器
成分

水平 2 成分と上下成分

感度1.276mV/Gal

形式

フォースバランス型

フィルタ
ローパスフィ
50Hz
ルタ
時計
時刻修正
図-15

GPS による時刻修正

記録

Datol-100/Omni 型強震計の周波数特性

起動条件

3 成分の論理演算組み合わせ

記録停止

停止設定レベルを下回って設定時間
後に自動停止（最小収録時間 90s）

保存モード

新しいものを優先的に保存

メモリ

CF カード: 2.8GB

電源
使用電源

AC100-250V

50/60Hz

内蔵充電池

バックアップ: 約 30 時間

点の地盤が非常に軟弱な粘土地盤やゆるい砂地盤である場
合には，コンクリートや木製の杭が使用されることもある．
例えば新潟港の観測点では基礎を杭で支持している．強震観測小屋そのものの構造には特に制限はないが、耐震性に優れたものである必要がある．
強震観測小屋の一例として，
小名浜港の強震観測小屋を図-18 に示す．

3. 記録の整理
当所に到着したすべての強震記録は以下に述べる手順
で整理・保管される．まず，各々の強震記録は，研究室に
図-16

Basalt 型強震計の周波数特性

到着した順に番号がつけられる．ERS-F,G,GV 型強震計の記
録には「F」で始まる番号，SMAC-MDU 型強震計の記録に小限とするために設けられている．基礎は強震計を収納すは「U」で始まる番号，Datol-100 型強震計の記録には「D」

る小屋とは構造的に離れている必要がある．通常，強震計

で始まる番号，Omni 型強震計の記録には「O」で始まる番の基礎を支持するのに杭は使用されない．しかし，観測地

号，Basalt 型強震計の記録には「B」で始まる番号が付けら- 12 -

図-17

強震計基礎の一例

図-19

補正と積分の手順

4. 補正と積分得られた記録に対して，まず基線補正が行われる．次に，定められた方法 70), 71)に従い，計器特性補正のためのフィ
ルタリング，高周波成分と低周波成分の補正のためのフィ
ルタリング，積分，応答スペクトルとフーリエスペクトルの計算などを実施する．処理の手順を図-19 に示す．この
手順は 1976 年以降の記録に適用されてきている．図-19 に図-18

観測小屋の一例(小名浜事-G,GB)

おいてオリジナル加速度波形とは基線補正のみを行った波形，補正加速度波形とは，計器特性に関する補正を行った

れる．次に，各々の強震記録に対応する地震を確認する．

上で，SN 比の十分でない低周波成分をハイパスフィルタ

記録に対応する地震の震源情報としては，気象庁地震・火により削除した波形，SMAC-B2 相当加速度波形とは，港68）のものを仮に採用しておき，強震観測

湾地域強震観測で長く用いられてきた SMAC-B2 型強震計

年報の刊行までには気象庁地震・火山月報（カタログ編）

による記録と比較可能なように周波数成分を調整した波形

69）のことである．

山月報（防災編）のものに置き換える．なお，付録 DVD の強震記録一覧のマグニチュードは，東北地方太平洋沖地震の本震を除けば気象庁マグニチュードである．東北地方太平洋沖地震の4.1 フィルタリングと積分の方法

本震のマグニチュードは気象庁が発表したモーメントマグ

フィルタリングと積分は周波数領域で実施する．リンク

ニチュードである．

効果を避けるため，基線補正後の加速度波形（オリジナル- 13 -

図-20

SMAC-B2 相当フィルタ

図-21

固定フィルタと二回積分の合成

図-22

パラメタ付きフィルタと二回積分

加速度波形）の外側にゼロを付けたものに対して FFT を適用する．ゼロ部分の長さ L(s)は次式により定める．

L > max [2 / 3T,10.0](1)

ここに T(s)はオリジナル加速度波形の長さである．この条
件は，後述する積分用のハイパスフィルタのインパルス応
答を考慮して定めたものである．
4.2 計器特性補正等のためのフィルタ
計器特性補正としては，図-9，図-11，図-14，図-15 および図-16 の下段に示す位相特性に関する補正を行う．これに加え，Datol-100 型強震計および Omni 型強震計については，振幅特性の補正の必要性が高いので，図-15 の上段に示す振幅特性の補正も行う．さらに，すべての強震計に対して，振幅特性に関し，高周波成分を次式に示すフィル
タにより取り除く．
Af f

=

{

1

| f | ≤ f1

1 [cos (π( f – f )/( f – f ))+1]
1
2
1
2
0

f1≤| f | ≤ f2
f2≤| f |(2)
ここに f1=25Hz， f2=40Hz である．
4.3

SMAC-B2 相当フィルタ

港湾地域強震観測で長く用いられてきた SMAC-B2 型強震計の周波数特性は，現在用いられている強震計の周波数特性とは異なるので，現在の強震計で得られた記録を

図-23

パラメタ付きフィルタと二回積分の合成

SMAC-B2 型強震計による記録と比較できるようにするた
このフィルタは図-20 に示されるとおり SMAC-B2 型強め，「SMAC-B2 相当加速度」を求める．そのため，次式に示すフィルタを用いる．

S (f) =
1–

震計と同じ周波数特性を有する．このフィルタは，4.2 で

f
fs

2

(3)

1
+ 2h sf
i
fs

ここに fs=1/0.14=7.1Hz，hs=1.0 である．

述べた計器特性補正のためのフィルタを適用した後に適用する．このフィルタを作用させることによって得られた「SMAC-B2 相当加速度」は，強震計で測定しようとしている地盤や構造物の本来の加速度とは異なっており，その- 14 -

最大値は本来の加速度よりも小さいが，この処理を施して得られる加速度はすべて互いに比較可能である．
4.4 積分用のハイパスフィルタ
すべての周波数に対して SN 比を一定以上に保つと同時に物理的に意味のある信号はできるだけ消さないようにするという観点からは，積分用のハイパスフィルタの遮断周波数が加速度波形の周波数特性に応じて変化することが望ましい．一方，積分後に得られる速度波形や変位波形を異なる記録について相互に比較するという観点からは，遮断周波数が一定値であるほうが都合がよい．強震記録が様々な立場で応用されることを考慮し，ここでは，速度波形や変位波形を得るための積分方法として二通りの方法を用いる．一つは固定フィルタを用いる方法であり，もう一つはパラメタ付きフィルタを用いる方法である．
(1) 固定フィルタ
固定フィルタは次式により定義される．

H 1( f ) =

1

f
1– 0
f

2

f
– 2h 0 i
f

(4)

1

⋅

f1
f

1+

2

ここに f0=1/6(Hz), h=0.552，f1=0.1(Hz)である．
このフィルタは，得られる変位波形が気象庁の 1 倍強震

図-24 式(6)の意味するもの

計（T=6 秒，h=0.552）の変位波形と比較できるように設定されたものである．フィルタの遮断周波数(3 dB down)はペクトルの自乗を 1/T～fC の範囲で積分した値を示してい

0.154Hz である．なお，ここで言う「フィルタの遮断周波る．これが所定の値（E 2）となるように fC が設定されるの数(3 dB down)」とは，フィルタの値がフラット部の 10-3/20で，低周波成分の振幅が大きい記録，すなわち低周波側で倍まで低下する周波数のことである．固定フィルタを図の SN 比が良好な記録に対しては小さめの fC が設定され，-21 に示す．

そうでない記録に対しては大きめの fC が設定される．1/T
以下の周波数成分については，fC の決定の際には考慮に入(2) パラメタ付きフィルタ
このフィルタは次式により定義される．

H 2( f ) = 1 – exp –

f
fc

れない．
なお，E は以下に示す値である．

2

2

(5)

ERS-F,G 型強震計：
E = ( p×0.001)×0.02236 (Gal)
ここに p は ERS-F,G 型強震計の感度(Gal/215)

このフィルタの遮断周波数は 1.36fC(3 dB down)である．パ

ERS-GV 型強震計：

ラメタ付きフィルタを図-22 および図-23 に示す．
パラメタ
fC は，低周波側での SN 比が良好な記録に対しては小さなE = ( p×0.001)×0.07071 (Gal)値，そうでない記録に対しては大きな値とする．具体的にここに p は ERS-GV 型強震計の感度(Gal/215)

は，以下に述べるσと E が等しくなるように fC を設定する．

E = 2×0.00707(Gal)まず，σは次式により定義される．

σ2 = 1

T

∞
-∞

X f

2

1 - exp - fT 2

SMAC-MDU 型強震計：

4

1 - H2 f

2

Datol-100 型強震計：

df

E = 2×0.01257(Gal)(6)

Omni 型強震計：
E = 2×0.002236(Gal)

ここに T はオリジナル加速度波形の長さ，X(f)はオリジナ

Basalt 型強震計：

ル加速度波形のフーリエ変換である．式(6)は，図-24 に示

E = 2×0.00707(Gal)すように，オリジナル加速度波形から計算したフーリエス- 15 -

各強震計の E 値は，非地震時に取得した記録のノイズレ
ベルを調べて定めたものである．ERS-F,G 型（フォースフィードバック）と ERS-GV 型（速度帰還型）の低周波側のノイズレベルには差が認められたので，両者の E 値は異なる値としている．
ここで用いる二つのハイパスフィルタはいずれもなだ
らかな周波数特性を持っており，遮断周波数の前後の成分
が時間領域に変換したときに不自然な形をとって現れるのを防ぐことができる．
4.5 解析のアウトプット(1) 加速度，速度，変位各種の加速度波形と速度波形，変位波形が付録 DVD に

図-25

相馬港の強震観測小屋跡（東北地方整備局提供）（平成 23 年 3 月 25 日撮影）

収められている．先に述べたように，オリジナル加速度波形とは基線補正のみを行った波形，補正加速度波形とは，計器特性に関する補正を行った上で，SN 比の十分でない
低周波成分をハイパスフィルタにより削除した波形，
SMAC-B2 相当加速度波形とは，港湾地域強震観測で長く用いられてきた SMAC-B2 型強震計による記録と比較可能なように周波数成分を調整した波形のことである．速度と変位は，固定フィルタによるものとパラメタ付きフィルタによるものの双方を提示している．
(2) フーリエスペクトル
フーリエスペクトルは補正加速度から FFT により計算される．
(3) 応答スペクトル
応答スペクトルは補正加速度から計算される．絶対加速度比，絶対加速度，相対速度，相対変位の 4 種類の応答が

図-26

0%，1%，5%の 3 種類の 1 自由度系に対して計算される．

八戸港の強震観測小屋（津波による影響）（平成 23 年 3 月 17 日撮影）

5. 2011 年に取得された代表的な記録について

5.1.1

観測網への津波の影響2.2 で述べたように，港湾地域強震観測網の記録は原則
例年，強震観測年報では，その年に発生した代表的な地として当所から強震計に対して電話をかける方法（ダイア

震の記録について一章を設けて紹介してきている．本章でルアップ方式）で回収を行っている．今回の地震では，地は，まず，3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震の本震直後から 1 時間ほど当所の強震観測室が停電したため，

震の記録について紹介し，次に代表的な余震の記録を紹介

記録の回収ができない状態であった．電源の回復を待ってする．なお，本震記録についてはすでに既報 72）でも紹介

記録の回収を開始したが，その時点ではすでに東北地方のしているが，強震観測年報としての完結性を考慮し，本章

強震計は津波の影響等により通信ができない状態であった．

でも記載を行う．

唯一，相馬港は一旦は電話が通じ，地中における最大加速
度が 301Gal であることが確認できたが，データ転送の途中

5.1 東北地方太平洋沖地震の本震の記録

で通信が途絶えた．

東北地方太平洋沖地震の本震は，2011 年 3 月 11 日 14 時

その後，地方整備局の職員や当所職員が現地調査を実施

46 分ごろ，三陸沖の東経 142.9°，北緯 38.1°，深さ 24km

したところ，宮古港（宮古-G）と相馬港（相馬-G,GB）でを震源として発生した．モーメントマグニチュード Mw はは津波の影響により強震計と観測小屋が根こそぎ流されて9.0 であり，わが国で発生した観測史上最大の地震である．

いることが判った．写真-25 に相馬港の強震観測小屋跡を- 16 -

図-27

八戸港の強震観測小屋

図-28

八戸港の強震観測小屋－観測小屋内部の高さ 204cm にある痕跡線－－躯体内部にわずかに浸入していた海水－（平成 23 年 3 月 17 日撮影）

（平成 23 年 3 月 17 日撮影）

図-29

2011 年東北地方太平洋沖地震（Mw9.0）の震央（×）と強震記録の得られた港湾（▲）- 17 -

図-30

八戸港の地中（八戸-GB）において観測された本震の加速度波形

図-31

八戸港の地表（八戸-G）において観測された本震の加速度波形示す．一方，八戸港（八戸-G,GB），釜石港（釜石-G,GB），日）の八戸港（八戸-G）の強震観測小屋の様子を示す．写

仙台塩釜港（仙台港区）（仙台-G,GB），小名浜港（小名浜真-26 に示すように観測小屋周辺は津波による影響を受け事-G,GB）については，津波の影響により強震計が一旦はており，写真-27 に示すように観測小屋内部の高さ 204cm

水没したことが確認されたが，メモリーカードを回収したの位置に痕跡線が存在していた．しかし，強震計の躯体内ところ，幸い本震記録および本震直後の余震記録が残され部はわずかに海水が浸入している程度であり（写真-28），ていた．写真-26～写真-28 に現地調査時（2011 年 3 月 17

メモリーカードに異常は認められなかった．すなわち，表- 18 -

図-32

釜石港の地中（釜石-GB）において観測された本震の加速度波形

図-33

釜石港の地表（釜石-G）において観測された本震の加速度波形-3 に示す ERS-G/GV 型強震計の躯体の防水機能が十分に発5.1.2揮されたと言える．大船渡港については，強震観測小屋が

加速度波形

東北地方太平洋沖地震では，港湾地域強震観測網により，やや小高い位置にあるため，強震観測小屋は津波の浸水を

図-29 に示す全国 31 の港湾で合計 87 の強震記録が得られ受けなかったが，外部電源は失われた．

た．東北地方太平洋岸で得られた強震記録の加速度波形を
図-30～図-38 に示す．いずれの記録も継続時間が長いことが特徴である．また，釜石から仙台にかけての港湾では，- 19 -

図-34

大船渡湾口防波堤の基部（大船渡防地-G）において観測された本震の加速度波形

波形がふた山からなり，途中でいったん揺れが停止していに少なく，八戸-G の記録はそれよりは多いがポートアイラ

るような波形となっている．

ンドの記録よりははるかに少ない．小名浜事-G の記録は，小名浜港の地表では 1400Gal を越える非常に大きな最大

最大加速度という観点ではポートアイランドの記録

加速度が観測された（図-38）．この値は，今回の地震で（341Gal）よりはるかに大きかったが，港湾構造物に対し73）の築館観測点で観測された最大加速度 2700Gal にて影響の大きい周波数成分はポートアイランドの記録よりは遠く及ばないものの，港湾地域強震観測網が記録した最むしろ少なかったと言える．ただし，地震動はサイト特性

大加速度としては過去最大である．小名浜港の地表の波形の影響を大きく受け，狭い範囲でも大きく変化することがで 1400Gal を記録している部分の前後を拡大すると，図-39あるので例えば 3），強震計で観測された地震動が必ずしも施に示すようにスパイク状のピークとなっており，密な砂地設に作用した地震動を表しているとは限らない．従って，

K-NET盤のサイクリックモビリティー

例えば 74）を示したものである

先に述べたことが必ずしも施設に作用した地震動に当ては
まるとは限らない．強震計周辺のどの程度の範囲まで揺れ可能性が高い．

が一様であったと見なせるかについては文献 76）の調査が5.1.3

参考になる．

フーリエスペクトル

これらの記録のうち，八戸-G，釜石-G，仙台-G，小名浜
5.1.4

事-G の記録について，フーリエスペクトルを図-40～図-43

K-NET の記録との比較に示す．これらの図では，過去に港湾に被害をもたらした

八戸-G，釜石-G，仙台-G，小名浜事-G の記録について，地震動の代表例として，1995 年兵庫県南部地震の際，神戸フーリエスペクトルという観点から，最寄りの K-NET 観測

港ポートアイランドの地表で観測された地震動のフーリエ点での記録と比較する．フーリエスペクトルの算定方法はスペクトルとの比較を行っている．これらのフーリエスペ

上記と同様である．最寄りの K-NET 観測点はそれぞれ

クトルは，水平 2 成分のベクトル和をとりバンド幅 0.05Hz

K-NET 八戸，K-NET 釜石，K-NET 仙台，K-NET 勿来であの Parzen ウインドウを適用したものである．一般的に港湾り，それらの位置を図-44，図-47，図-50，図-53 に示す．

構造物に対しては 0.3-1Hz 程度の周波数成分が最も影響をK-NET 観測点はすべて地表で観測を行っている．

例えば 75）．そのような観点でこれ

まず，図-45 は八戸-G の記録を K-NET 八戸（八戸市内らのフーリエスペクトルを見ていくと，釜石-G，仙台-G の丸）の記録と比較したものである．八戸-G では 0.4Hz 付近

記録は港湾構造物に対して影響の大きい周波数成分が非常の成分の著しい卓越が認められるが，K-NET 八戸の記録に及ぼしやすいと考えられる- 20 -

図-35

仙台塩釜港（仙台港区）の地中（仙台-GB）において観測された本震の加速度波形

図-36

仙台塩釜港（仙台港区）の地表（仙台-G）において観測された本震の加速度波形

はそれが認められず，0.4Hz を中心とする帯域で両者のフの地震による両地点の揺れの違いはサイト増幅特性の違い

ーリエスペクトルには大きな違いがある．図-46 は文献 3）として説明できることがわかる．
図-48 は釜石-G の記録を K-NET 釜石（釜石市中妻町）

において中小地震観測記録から求められた両地点のサイト
増幅特性を示したものであるが，0.4Hz 付近で著しい差がの記録と比較したものである．K-NET 釜石の記録にはあることを始めとして，1Hz 以上における両地点の上下関

2-3Hz 程度の成分の著しい卓越が認められるのに対し，釜係も含め，図-45 と図-46 は非常に良く対応しており，今回

石-G の記録にはそれが認められず，2-3Hz を中心とする帯- 21 -

図-37

小名浜港の地中（小名浜事-GB）において観測された本震の加速度波形

図-38

小名浜港の地表（小名浜事-G）において観測された本震の加速度波形域で両者のフーリエスペクトルには大きな違いがある．図国土技術政策総合研究所において中小地震記録に基づいて-49 は中小地震観測記録から求められた両地点のサイト増再評価されたサイト増幅特性（www.ysk.nilim.go.jp/kakubu

幅特性を示したものである．ここで，K-NET 釜石のサイト/kouwan/sisetu/sisetu.html）を示した．図-48 と図-49 の特徴

増幅特性は文献 3）のものであるが，釜石-G については，

は極めて類似しており，今回の地震による両地点の揺れの文献 3）の解析で用いられた記録の数が 1 個と少なく，そ違いはサイト増幅特性の違いとして説明できることがわかこで評価されているサイト増幅特性は信頼性に乏しいので，る．

- 22 -

図-39

小名浜港の地表（小名浜事-G）において観測された本震の加速度波形（90-100 秒の拡大図）
図-42

仙台-G の本震記録のフーリエスペクトル（ポートアイランドとの比較）

図-40

八戸-G の本震記録のフーリエスペクトル（ポートアイランドとの比較）

図-43

小名浜事-G の本震記録のフーリエスペクトル（ポートアイランドとの比較）

図-51 は仙台-G の記録を K-NET 仙台（仙台市宮城野区
苦竹）の記録と比較したものであるが，K-NET 仙台のスペクトルは 0.2-3Hz に渡る広帯域で仙台-G のスペクトルを大きく上回っている．図-52 は文献 3）において中小地震観測記録から求められた両地点のサイト増幅特性を示したもの
であるが，両地点のサイト増幅特性には著しい違いがあり，
これが今回の地震による揺れの違いをもたらしていると考
えられる．
図-41

図-54 は小名浜事-G の記録を K-NET 勿来（いわき市錦釜石-G の本震記録のフーリエスペクトル（ポートアイランドとの比較）

町）の記録と比較したものである．図-55 は文献 3）において中小地震観測記録から求められた両地点のサイト増幅特性を示したものである．やはり両地点の揺れには違いがあるが，両地点の揺れの違いがサイト増幅特性の違いで説明- 23 -

図-44

八戸-G と K-NET 八戸の位置関係

図-45

図-47

本震のフーリエスペクトル図-48－八戸-G と K-NET 八戸－

図-46

釜石-G と K-NET 釜石の位置関係

本震のフーリエスペクトル－釜石-G と K-NET 釜石－

中小地震記録によるサイト増幅特性

図-49－八戸-G と K-NET 八戸－

中小地震記録によるサイト増幅特性－釜石-G と K-NET 釜石－- 24 -

図-50

仙台-G と K-NET 仙台の位置関係

図-51

図-53

本震のフーリエスペクトル

図-54－仙台-G と K-NET 仙台－

図-52

小名浜事-G と K-NET 勿来の位置関係

本震のフーリエスペクトル－小名浜事-G と K-NET 勿来－

中小地震記録によるサイト増幅特性

図-55－仙台-G と K-NET 仙台－

中小地震記録によるサイト増幅特性－小名浜事-G と K-NET 勿来－- 25 -

図-56

中小地震記録によるサイト増幅特性の比と本震の図-58

記録のスペクトル比（八戸-G／K-NET 八戸）

図-57

中小地震記録によるサイト増幅特性の比と本震の中小地震記録によるサイト増幅特性の比と本震の記録のスペクトル比（仙台-G／K-NET 仙台）

図-59

記録のスペクトル比（釜石-G／K-NET 釜石）

中小地震記録によるサイト増幅特性の比と本震の記録のスペクトル比（小名浜事-G／K-NET 勿来）

できる度合いは，先に述べた八戸，釜石，仙台ほどには高ている．スペクトル比の谷は K-NET 釜石におけるサイト増くないように思われる．この理由としては，今回の地震に

幅特性のピークに対応しており，K-NET 釜石における表層

おいて小名浜事-G の地盤に著しい非線形挙動が生じてい地盤の非線形挙動とそれによるピーク周波数の低下が，上たことが考えられる．この点については次の 5.1.5 でも検記の違いの原因であると考えられる．仙台では，今回の地討する．

震による揺れの違いはサイト増幅特性の違いによって非常

図-56～図-59 は，港湾の観測点と K-NET 観測点との間に良く説明できる．小名浜では，両地点の揺れの違いがサでの，今回の記録から計算されたフーリエスペクトルの比

イト増幅特性の違いで説明できる度合いは，八戸，釜石，率と，中小地震記録に基づいて評価されたサイト増幅特性

仙台ほど高くない．これは小名浜事-G の地盤における著しの比率を比較したものである．八戸では，今回の地震によい非線形挙動が原因と考えられる．

る揺れの違いはサイト増幅特性の違いによって非常に良く全体として，今回の地震における港湾の観測点と K-NET

説明できることがわかる．釜石でも今回の地震による揺れ

観測点における揺れの違いは，表層地盤の非線形挙動が極の違いはサイト増幅特性の違いで良く説明できるが，スペめて著しい場合を除けば，ほぼサイト増幅特性の違いによ

クトル比の谷が今回の地震の場合の方が低周波側に移動しって説明することができる．また，サイト増幅特性の違い- 26 -

図-60

地表と地中のスペクトル比（八戸-G／八戸-GB）

図-63

地表と地中のスペクトル比（小名浜事-G／小名浜事-GB）は，フーリエスペクトルという指標で見た場合，特定の周波数では 10 倍あるいは 1/10 倍に達する場合もあり，非常に大きいと言える．以上の結果から，比較的狭い範囲において，サイト増幅特性（従って地震動も）は著しく変化していることがわかる．強震計周辺のどの程度の範囲まで揺れが一様であったと見なせるかについては文献 76）の調査が参考になる．
5.1.5

地表と地中のスペクトル比

地表と地中で同時に観測を行っている観測点について，
地表で得られた記録と地中で得られた記録のスペクトル比を紹介する．八戸，釜石，仙台，小名浜の記録について，
図-61

地表と地中のスペクトル比（釜石-G／釜石-GB）

地表と地中のフーリエスペクトル（水平 2 成分のベクトル和をとりバンド幅 0.05Hz のパーセンウインドウを適用したもの）の比を求め，図-60～図-63 に示した．これらの図では比較のため，地盤が線形の範囲で挙動していると考えられる過去の地震によるスペクトル比を破線で併記している．
これらの図から，八戸-G と仙台-G では，スペクトル比のピークが線形時よりも若干低周波側に移動しているものの，強い非線形挙動は生じていなかったことがわかる．釜石-G では，スペクトル比のピークが線形時の約 16Hz から
10Hz まで低下しているので，地震時に表層地盤の S 波速度が約 40%低下したと考えられる．小名浜事-G では線形時と全く異なるスペクトル比が得られており，強い非線形挙動が生じていたと考えられる．これらの観測結果は，今後，

図-62

地表と地中のスペクトル比（仙台-G／仙台-GB）

地盤の地震応答計算プログラムの検証などに利用できると考えられる．

- 27 -

5.2 東北地方太平洋沖地震の余震の記録

17:40 頃の余震，小名浜港では 18:57 頃の余震まで観測され前述の通り八戸港，釜石港，大船渡港，仙台塩釜港，小ている．ここでは代表的な余震として，15:25 頃三陸沖を名浜港の ERS-G/GV 型は津波の影響により外部電源を失っ

震源として発生した M7.5 の余震の記録について紹介する．

たが，内蔵バッテリーにより 2 時間程度動作し，本震のみ

図-63 および図-64 に八戸港の地中（八戸-GB）および地ならず余震の記録を得ている．八戸港と釜石港では 16:28

表（八戸-G）において観測された三陸沖の余震（M7.5）の頃の余震，大船渡港では 17:46 頃の余震，仙台塩釜港では加速度波形を示す．本震に比べ振幅が小さく，継続時間も

図-63

八戸港の地中（八戸-GB）において観測された三陸沖の余震（M7.5）の加速度波形

図-64

八戸港の地表（八戸-G）において観測された三陸沖の余震（M7.5）の加速度波形- 28 -

図-65

地表と地中のスペクトル比（八戸-G／八戸-GB）

図-68

地表と地中のスペクトル比（小名浜事-G／小名浜事-GB）
短い波形となっている．
地表と地中で同時に観測を行っている八戸，釜石，仙台，
小名浜について，5.1 と同様に，地表と地中のフーリエス
ペクトル（水平 2 成分のベクトル和をとりバンド幅 0.05Hzのパーセンウインドウを適用したもの）の比を求め，図-65～図-68 に示した．5.1 と同様に，地盤が線形の範囲で挙動していると考えられる過去の地震によるスペクトル比を破線で併記している．
これらの図から，本震時に若干の非線形挙動が見られた
八戸-G と仙台-G では，地盤がほぼ線形の範囲で挙動していることがわかる．一方，釜石-G では，スペクトル比のピークが低周波側に移動しており，非線形挙動が見られる．
図-66

地表と地中のスペクトル比（釜石-G／釜石-GB）

最も興味深いのは小名浜事-G であり，本震時にサイクリッ
クモビリティを伴うような強い非線形挙動が生じたにも関わらず，本震後約 40 分のこの余震に対しては，地盤はほぼ線形の範囲で応答している．これらの違いは，細粒分含有率や排水条件等の地盤の性質と関係している可能性があり，今後，詳細な検討が期待される．

6. まとめ
本資料は，1962 年より実施されている港湾地域強震観測の記録のうち，2011 年に得られた記録について報告するものである．得られた記録は地点毎に分類され，地震諸元，
記録番号，最大加速度等とともに付録 DVD の強震観測表にまとめられている．強震観測表の地震諸元は気象庁の地図-67

地表と地中のスペクトル比（仙台-G／仙台-GB）

震・火山月報（カタログ編）に基づいている．強震観測表にまとめられている記録の中で，最大加速度が 20Gal を越える記録については加速度波形を示している．また，最大- 29 -

加速度が 50Gal を越える比較的大きな記録については，加強震観測年報（1963･1964），港湾技研資料 No.55，1968

速度波形に加え，速度波形，変位波形，フーリエスペクト

年 9 月．
8）土田ル，応答スペクトルも併せて示している．

肇・山田逓一郎・倉田栄一・須藤克子：港湾地域

強震観測年報（1965･1966），港湾技研資料 No.62，1968（2012年11月9日受付）

年 12 月．
9）土田謝辞

肇・倉田栄一・須藤克子：港湾地域強震観測年報（1967），港湾技研資料 No.64，1969 年 3 月．

港湾地域強震観測は，当所の他，国土交通省港湾局，東10）土田

北地方整備局，関東地方整備局，北陸地方整備局，中部地肇・倉田栄一・須藤克子：港湾地域強震観測年

報（1968），港湾技研資料 No.98，1970 年 3 月．

方整備局，近畿地方整備局，中国地方整備局，四国地方整11）土田

備局，九州地方整備局，北海道開発局，内閣府沖縄総合事

肇・倉田栄一・須藤克子：港湾地域強震観測年

報（1969），港湾技研資料 No.100，1970 年 6 月．

務局，東京都港湾局，静岡県港湾総室，大阪市港湾局，神12）土田

戸市みなと総局および宮崎県港湾課の各機関の協力の下に肇・倉田栄一・須藤克子：港湾地域強震観測年

報（1970），港湾技研資料 No.116，1971 年 3 月．

実施されています．地震動研究チームの林公美さん，宮田

13）倉田栄一・石坂徳三・土田

さよ子さんには記録の処理などで大きく貢献していただい

肇：港湾地域強震観測年

報（1971），港湾技研資料 No.136，1972 年 3 月．

ています．第 5 章では比較のため防災科学技術研究所の14）倉田栄一・石坂徳三・土田K-NET の記録を利用しました．記して謝意を表します．東

肇：港湾地域強震観測年

報（1972），港湾技研資料 No.160，1973 年 3 月．

北地方太平洋沖地震において，八戸港，釜石港，仙台塩釜
港，
小名浜港の強震計が津波の影響を受けたにも関わらず，

15）倉田栄一・石坂徳三・土田肇：港湾地域強震観測年

報（1973），港湾技研資料 No.181，1974 年 3 月．

本震および余震の記録が得られたのは，高い意識を持って

16）倉田栄一・石坂徳三・土田

強震計製作に取り組んでこられた強震計メーカーの努力が肇：港湾地域強震観測年

報（1974），港湾技研資料 No.202，1975 年 3 月．

実を結んだ結果と考えています．すでに廃業されています

17）倉田栄一・井合が，これらの強震計を製作された振動技研株式会社の各位

進・土田

肇：港湾地域強震観測年

報（1975），港湾技研資料 No.236，1976 年 3 月．

に御礼申し上げます．

18）倉田栄一・井合進・土田

肇：港湾地域強震観測年

参考文献

報，補遺（1963~1975，上下動成分），港湾技研資料

1）菅野高弘・三籐正明・及川研：兵庫県南部地震による港No.250，1976 年 12 月．

湾施設の被害考察（その 8）ケーソン式岸壁の被災に関

19）倉田栄一・井合する模型振動実験，港湾技研資料，No.813，1995 年 9進・土田肇：港湾地域強震観測年

報（1976･1977），港湾技研資料 No.287，1978 年 3 月．
20）倉田栄一・井合月，pp.207-252．
2）一井康二・井合進・森田年一：兵庫県南部地震における

進・横山淑子・土田肇：港湾地域

強震観測年報（1978･1979），港湾技研資料 No.338，1980
年 6 月．

ケーソン式岸壁の挙動の有効応力解析，港湾技研報告，
第 36 巻，第 2 号，1997 年 6 月，pp.41-86．

21）倉田栄一・井合3）野津厚・長尾毅：スペクトルインバージョンに基づく全進・横山淑子・野田節男：港湾地域

強震観測年報（1980），港湾技研資料 No.374，1981 年
6 月．

国の港湾等の強震観測地点におけるサイト増幅特性，港湾空港技術研究所資料 No.1112, 2005 年 12 月．

22）倉田栄一・野田節男：港湾地域強震観測年報（1981），

4）野津厚・菅野高弘：スペクトルインバージョンに基づく

港湾技研資料 No.426，1982 年 6 月．
23）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：港湾地域強震観測年

南西諸島の強震観測地点におけるサイト増幅特性，港湾
空港技術研究所資料 No.1149, 2007 年 3 月．

報（1982），港湾技研資料 No.446，1983 年 6 月．

5）野津厚・菅野高弘：スペクトルインバージョンに基づく

24）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：港湾地域強震観測年

道北の強震観測地点におけるサイト増幅特性，港湾空港報（1983），港湾技研資料 No.487，1984 年 6 月．

技術研究所資料 No.1214, 2010 年 6 月．

25）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：港湾地域強震観測年

6）野津厚・盛川仁：表層地盤の多重非線形効果を考慮した

報（1984），港湾技研資料 No.519，1985 年 6 月．

経験的グリーン関数法，地震2，第55巻，2003年3月，

26）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：港湾地域強震観測年

pp.361-374．
7）土田肇・山田逓一郎・倉田栄一・須藤克子：港湾地域報（1985），港湾技研資料 No.547，1986 年 6 月．
27）倉田栄一・井合- 30 -

進・野田節男：港湾地域強震観測年

報（1986），港湾技研資料 No.588，1987 年 6 月．

湾空港技術研究所資料 No.1184，2008 年 9 月．

28）倉田栄一・野田節男・樋口豊志：港湾地域強震観測年

46）野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2008），港湾空港技術研究所資料 No.1207，2010 年 3 月．

報（1987），港湾技研資料 No.618，1988 年 6 月．
29）倉田栄一・井合進：港湾地域強震観測年報（1988），

47）野津厚・若井

湾空港技術研究所資料 No.1223，2010 年 12 月．

港湾技研資料 No.649，1989 年 6 月．
30）倉田栄一・井合進：港湾地域強震観測年報（1989），48）野津厚・若井

進：港湾地域強震観測年報（1990）
，

49）土田

港湾技研資料 No.705，1991 年 6 月．
32）倉田栄一・井合

港湾技研資料 No.727，1992 年 6 月．

No.80，1969 年 6 月．
50）倉田栄一・井合進：港湾地域

51）倉田栄一・井合
進：

肇：1978 年宮料 No.319，1979 年 6 月．

1996 年 6 月．

52）倉田栄一・野田節男：昭和 57 年（1982 年）浦河沖地
震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料 No.442，

進・星野裕子・佐藤陽子・

1983 年 3 月．

宮田正史・森田年一：港湾地域強震観測年報

53）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：昭和 58 年（1983 年）（1995&1996），港湾技研資料 No.909，1998 年 9 月．

日本海中部地震の港湾地域における強震記録，港湾技進・星野裕子・佐藤陽子：

研資料 No.458，1983 年 9 月．

港湾地域強震観測年報（1997），港湾技研資料 No.936，

54）倉田栄一・福原哲夫・野田節男：昭和 59 年（1984 年）

1999 年 6 月．
37）佐藤幸博・一井康二・星野裕子・佐藤陽子・井合長尾進・横山淑子・土田

城県沖地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資港湾地域強震観測年報（1994），港湾技研資料 No.840，

36）佐藤幸博・一井康二・井合

肇：1978 年伊豆大島近海

No.317，1979 年 3 月．

1994 年 6 月．
34）宮田正史・佐藤幸博・一井康二・森田年一・井合進・土田の地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料

強震観測年報（1992&1993），港湾技研資料 No.776，

35）佐藤幸博・一井康二・井合肇・倉田栄一・須藤克子：1968 年十勝沖地震とその余震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料

進：港湾地域強震観測年報（1991），

33）松永康男・桜井博孝・森田年一・井合淳：港湾地域強震観測年報（2010），港湾空港技術研究所資料 No.1243，2011 年 12 月．

港湾技研資料 No.676，1990 年 6 月．
31）倉田栄一・井合淳：港湾地域強震観測年報（2009），港

8月7日

進・

港湾技研資料 No.503，1984 年 12 月．

毅：港湾地域強震観測年報（1998），港湾技研資55）倉田栄一・野田節男・樋口豊志：昭和 62 年（1987 年）

料 No.942，1999 年 9 月．

12 月 17 日

38）野津厚・深澤清尊・佐藤陽子・玉井伸昌・菅野高弘：56）松永康男・桜井博孝・森田年一・井合究所資料 No.1016，2002 年 3 月．
39）深澤清尊・佐藤陽子・野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2001），港湾空港技術研究所資料 No.1019，

No.777，1994 年 6 月．
57）松永康男・桜井博孝・森田年一・井合40）野津厚・佐藤陽子・深澤清尊・佐藤泰子・菅野高弘：

進：1993 年北海道南西沖地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料 No.778，1994 年 6 月．

港湾地域強震観測年報（2002），港湾空港技術研究所資料 No.1054，2003 年 9 月．

58）佐藤幸博・宮田正史・一井康二・森田年一・井合41）野津厚・鈴木嘉秀・早田泰子・菅野高弘：港湾地域強進：

1994 年北海道東方沖地震の港湾地域における強震記録，

震観測年報（2003），港湾空港技術研究所資料 No.1084，

港湾技研資料 No.853，1996 年 12 月．
59）佐藤幸博・一井康二・宮田正史・森田年一・井合進：

1994 年三陸はるか沖地震の港湾地域における強震記録，

42）野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2004），港

港湾技研資料 No.892，1997 年 12 月．

湾空港技術研究所資料 No.1109，2005 年 9 月．

60）佐藤幸博・一井康二・星野裕子・佐藤陽子・宮田正史・

湾空港技術研究所資料 No.1136，2006 年 9 月．

森田年一・井合進：1995 年兵庫県南部地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料 No.907，1998 年 644）野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2006），港湾空港技術研究所資料 No.1164，2007 年 9 月．
45）野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2007），港

進：1993 年釧路沖地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料2002 年 6 月．

43）野津厚・菅野高弘：港湾地域強震観測年報（2005），港

千葉県東方沖地震の港湾地域における強震記録，港湾技研資料 No.619，1988 年 6 月．

港湾地域強震観測年報（1999&2000），港湾空港技術研2004 年 9 月．

日向灘地震の港湾地域における強震記録，

月．
61）土田

- 31 -

肇・山田逓一郎・倉田栄一：港湾地域強震観測地点資料（その 1），港湾技研資料 No.34，1967 年 11

ける地震動特性，港湾空港技術研究所資料 No.1244,

月．

2011 年 12 月．

62）倉田栄一・土田肇・須藤克子：港湾地域強震観測地点資料（その 2），港湾技研資料 No.107，1970 年 12月．
63）倉田栄一・石坂徳三：港湾地域強震観測地点資料（その 3），港湾技研資料 No.156，1973 年 3 月．
64）横山淑子・倉田栄一：港湾地域強震観測地点資料（その 4），港湾技研資料 No.298，1978 年 6 月．
65）横山淑子・倉田栄一：港湾地域強震観測地点資料（その 5），港湾技研資料 No.351，1980 年 9 月．
66）一井康二・佐藤幸博・佐藤陽子・星野裕子・井合

進：

港湾地域強震観測地点資料（その 6），港湾技研資料No.935，1999 年 6 月．
67）木下繁夫：サーボ型地震計，地震2，第50巻，1998年3月，pp.471-483．
68）気象庁：地震・火山月報（防災編），2009 年．
69）気象庁：地震・火山月報（カタログ編），平成 21 年 12月，2010 年．
70）井合進・倉田栄一・土田肇：強震記録の数字化と補正，港湾技研資料 No.286，1978 年 3 月．
71）Susumu Iai and Eiichi Kurata: Integration of strong-motion
accelerograms，Proceedings of the 5th Japan Earthquake
Engineering Symposium，1978，pp.225-232.
72）高橋重雄・戸田和彦・菊池喜昭・菅野高弘・栗山善昭・
山﨑浩之・長尾毅・下迫健一郎・根木貴史・菅野甚

活・富田孝史・河合弘泰・中川康之・野津厚・岡本修・
鈴木高二朗・森川嘉之・有川太郎・岩波光保・水谷崇
亮・小濱英司・山路徹・熊谷兼太郎・辰巳大介・鷲崎
誠・泉山拓也・関克己・廉慶善・竹信正寛・加島寛章・
伴野雅之・福永勇介・作中淳一郎・渡邉祐二：2011 年
東日本大震災による港湾・海岸・空港の地震・津波被害に関する調査速報，
港湾空港技術研究所資料 No.1231，
2011 年 4 月．
73）Kinoshita, S. : Kyoshin Net (K-net), Seim. Res. Lett., Vol.69,
1998, pp.309-332.
74）Iai, S., T. Morita, T. Kameoka, Y. Matsunaga and K. Abiko:
Response of a dense sand deposit during 1993 Kushiro-oki
earthquake,

Soils

and

Foundations,Vol.35,1995,

pp.115-131.
75）野津厚・井合進・一井康二・沼田淳紀：ケーソン式岸壁の変形に寄与する地震動の周波数成分，レベル 2 地
震動に対する土構造物の耐震設計シンポジウムおよび講習会テキスト，2000 年 8 月，pp.311-318．
76）野津厚・若井

淳：東日本大震災で被災した港湾にお- 32 -

強震観測担当者（2011年１月～12月）
東北地方整備局
青森港湾事務所

玉山

具夫

斉藤

雅志

八戸港湾・空港整備事務所

滝沢

洋一

齊藤

聡洋

福田

良介

山田

裕之

佐藤

和敏
原茂

雅光

釜石港湾事務所
釜石港湾事務所

宮古港事務所

塩釜港湾・空港整備事務所

外久保

小名浜港湾事務所

根本

俊彦

佐藤

匡

秋田港湾事務所

菅原

将徳

酒田港湾事務所

百澤

康雄

渡辺

義

小名浜港湾事務所

相馬港出張所裕一

瀬川哲

北陸地方整備局
新潟港湾・空港整備事務所
伏木富山港湾事務所

新湊出張所

波多野

宮崎

賢治

佐藤

金沢港湾・空港整備事務所

杉原

友和

南

敦賀港湾事務所

波多野

雅也

雅也
由浩

靖彦

岡本

博

秀治

関東地方整備局
鹿島港湾・空港整備事務所

笹森

秀一郎

笹森

秀一郎

千葉港湾事務所

石岡勉

四戸

横浜港湾空港技術調査事務所

佐藤

一央

堀

京浜港湾事務所

中村

弘樹

吉田

明俊

鹿島港湾・空港整備事務所

常陸那珂港事務所

貞治

中部地方整備局
清水港湾事務所

本田宗隆

清水港湾事務所

下田港事務所對木努

清水港湾事務所

御前崎港事務所

冨本

正

前田

千

横井

良典

梅田

至人

野上

周嗣

名古屋港湾事務所

澤田

隆志

牛場

茂友

名古屋港湾空港技術調査事務所

吉村藤謙

四日市港湾事務所

船橋香

和歌山港湾事務所

竹村知子

神戸港湾事務所

渡慶次

藤井

慶一朗

尾崎

靖

三河港湾事務所
三河港湾事務所

衣浦港事務所

近畿地方整備局
賀則

中国地方整備局
境港湾・空港整備事務所

仲濱弘平

広島港湾・空港整備事務所

石橋

伸司

33

五十嵐
村上

渉
栄喜

四国地方整備局
松山港湾・空港整備事務所

泉保佑介

小松島港湾・空港整備事務所

斉藤

祐一

前田

千

高知港湾・空港整備事務所

真砂

澄男

西本

朋弘

山本

龍三

山本

弘幸

松尾

博文

畠中

丈

小野

章

竹口

はや人

高坂

誠

宮崎港湾・空港整備事務所

森満

賢治

小池

二三勝

志布志港湾事務所

野田巧

鹿児島港湾・空港整備事務所

荻

千葉

政幸

安永

健太

九州地方整備局
博多港湾・空港整備事務所
別府港湾・空港整備事務所

日巻

繁

添田

宏

三浦

豪

定治

北海道開発局
釧路開発建設部釧路港湾事務所

山内弘明

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那覇港湾・空港整備事務所

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黒木

成一

児玉

勝美

興梠

真和

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洋

港湾空港技術研究所資料

No.1266

２０１３．３

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