昭和南海地震
概要
この領域では周期的に大地震（詳細は南海地震参照）が発生しており、前回の南海地震である安政南海地震から92年ぶりでの発生となった。また、この地震の2年前である1944年（昭和19年）12月7日には昭和東南海地震も起きている。その地震後に今村明恒は「宝永地震や安政東海・南海地震は東海・南海の両道に跨って発生したものであるが、今回の地震は東海道方面の活動のみに止まっており、今後、南海道方面の活動にも注視するべきである」と指摘していたが、当時これに耳を傾けるものはいなかった。
1940年代半ばの日本ではこのほかにも1943年（昭和18年）の鳥取地震、1945年（昭和20年）の三河地震といったいずれも死者数1000人以上を出している大きな地震が相次いでおり、これらの地震は太平洋戦争終戦前後における「4大地震」とされる。
規模
気象庁ではマグニチュードをM=8.0としている。周期約20secの表面波マグニチュードMs=8.2、モーメントマグニチュードMw=8.1あるいはMw=8.4と推定する説もある。
地震断層パラメーターは長さL=120km、幅W=80km、すべりD=3.1m、あるいはL=150km、W=70km、D=6.0m（土佐湾沖）およびL=150km、W=70km、D=3.0m（紀伊水道沖）の二つの断層とする説などがある。地震モーメントはM₀ = 1.5×10²¹N・m、あるいはM₀ = 4.7×10²¹N・m、およびM₀ = 5.3×10²¹N・mなどの値が推定されている。これらの M₀ の数値間には3倍以上の開きがあるが、Kanamori(1972) は1944年東南海地震と同じ数値を与えており、陸上での変動の測量結果から30 - 50%程度大きな断層面が仮定される、また Ando(1982) については実際の海溝域では高角の副断層が生じ、主断層のモーメントはこれより30%小さくしてよい、などから歩み寄れる数値であるとしている。なお、昭和南海地震は他の時代の南海地震と比較し規模が小さかった。
発震機構
単純なプレート境界地震ではなくスプレー断層（岐断層）の滑べりの複合した地震で、プレート境界の破壊は、紀伊半島沖の開始点から室戸岬の東まで伝播しそこで止まったが、引き続き室戸岬の西のスプレー断層の滑べりを伴った。この室戸岬沖の破壊が方向転換した場所には、高さ約3km、幅約50kmの沈み込んだ海山が存在していることが1999年の調査により明らかとなった。
地震波形に基づく推定では最初に潮岬南方約50km地点でevent1（M6 相当）が発生した後、北北西側に破壊が伝播し16秒後に紀伊水道沖でプレート境界すべりのevent2（M8.0 相当）が始まり西へ破壊が伝播し、53秒後に土佐湾沖でスプレー断層滑りのevent3（M8.0 相当）があったとされている。しかし、観測された津波から推定される波源域と観測精度が悪く震源決定の精度に欠ける余震分布から推定される震源域にはズレが生じているとする研究がある。
破壊開始点である震源は1944年東南海地震と隣接して位置し、南海地震は西側へ、東南海地震は東側へそれぞれ断層の破壊が進行したと推定される。
余震
最大余震は本震から約1年5か月後の1948年4月18日に和歌山県南方沖で発生したM=7.0の地震だった。この余震で兵庫県洲本市、和歌山県串本町、徳島県徳島市で最大震度4を観測した。
前震
本震の約2時間前(12月21日2時08分)に潮岬沖を震源とするM6程度の地震が発生していたとする記録があり、昭和南海地震の前震として考えられてきたが気象庁の地震調査原簿を精査した所、一日後の12月22日2時08分の地震を12月21日にも重複記載していた物であることが判明した。つまり、前震となる地震は観測されていなかった。
静穏化現象
木村昌三(1997-1998)らは「1926年から1959年までの地震記録を再調査した所、四国、和歌山、丹波山地での地震活動の低下が生じていた」、「この地震活動の低下のうち、四国西部は戦時体制下での観測活動の制約或いは不備及び中断が原因」と指摘していた。しかし、後年の研究により戦時体制下との事情を考慮したとしても、実際に生じていた可能性が高いと見解を変更している。
前兆滑り（プレスリップ）による隆起
1944年東南海地震の前後に静岡県掛川付近で行われていた水準測量により、地震発生の2日程度前から前兆的な傾斜変動が観測されたとされている。同様に昭和南海地震においても、高知県の土佐清水が地震の1日半前から隆起した可能性があるとされているが、終戦直後の混乱期で有ったため観測が継続的に行われていない等データが不足しており、前兆滑りが生じていたことを断定出来ない。
潮位変動
本震の直前には、高知県須崎市須崎湾、宇佐町宇佐湾で寄港した漁船が接岸できないほど海水位が低下していたとの証言があり、1ヶ月程度前から前日までに0.3m程度の隆起が生じていた可能性がある。なお、森光(1995)はこの潮位変化量を3.5m 程度と推定しているが、これだけの変動量を説明できる理論モデルは提唱されていない。一方で、直前に浦戸湾で干潟が広がっていた、あるいは1週間前頃から見られた地下水水位低下など地殻変動を示唆する記録もあり、データは不十分であるが長期の水準測量の記録から甲浦、高知、久礼、宿毛など地震後に沈降した地域は、地震前後に逆の地殻変動が示唆され、直前に急激な隆起があったとの解析結果もある。また、潮位変動の原因を津波と考える研究者もいる。
井戸の水位異常
一部の限られた井戸において、「本震の一週間ほど前から水位低下していた」「当日は水に濁りが生じていた」とする証言がある。一方、変化はなかったとする証言もある。
地震後の地殻変動
室戸・紀伊半島は南上がりの傾動を示し、潮岬で 0.7 m、室戸岬で 1.27 m、足摺岬は 0.6m それぞれ上昇、須崎・甲浦で約 1 m 沈下。高知付近で田園15 km²（高知市付近9.3 km²、須崎および宿毛でそれぞれ3.0 km²）が海面下に没し、水が引くまで半月程度かかった。
山口県美祢市（旧美祢郡別府村 (山口県)、共和村）では秋吉台麓の厚東川沿いの低地に「口径 1 - 11 m、深さ 1 - 5 m の堆積地ドリーネが150余発生した」。地震後、道後温泉は38日間湧出が止まり、白浜温泉も一時的に停止した。
高知市における地盤沈下による浸水
入り口が狭く奥が広くなった形状の浦戸湾では、入り口付近の桂浜付近で 3m 程度の津波高は湾奥で 0.5cm 程度に減衰した。しかし、沈降による海面上昇の影響と地震動により河川堤防の強度低下（法面の亀裂や崩落）が生じ、数カ所で堤防が決壊し高知市内は水浸しとなった。
浸水被害を受けた高知市では年が明けても水が一向に引かないため高知市東部は交通機関として船が用いられる日々が続いた。一方で室戸岬付近では沖に磯が現れ、船が入港できなくなるなど逆の現象が起きていたため、地盤変動が起きているとして高知付近の地盤沈下がささやかれはじめた。当初、県や市の関係者は高潮が原因であるとして地盤沈下を否定し、「沈下か高潮か」の意見対立が始まった。原因調査のため市建設局が南国市領石を基準として測量を行った結果、高知は領石に対し23cm沈下していることが示され、その後海上保安庁水路部の調査において、野根・安田・下田・月灘を結ぶ線上より北側では沈下、南側は隆起という地盤変動の全容が明らかになった。この沈下は潮位記録によっても裏付けられており、本震以降の3年間で四国北部を中心に20～30cmの沈下が生じていたほか、瀬戸内々沿岸、紀伊水道、豊後水道でも10cm程度の沈下が観測された。
この高知市浦戸の沈下は、南海トラフ沿いの断層がすべることによる南海地震の発生機構を明らかにし、歴代の南海地震である宝永地震や安政南海地震も同様の地盤変動が起きていることを示すものであった。
浦戸では地震後1.2m沈下したが、100日後には0.4m以上回復した。
津波
波源域は南海トラフに沿って長さ250kmに渡り海底が隆起し、その北側に沈降域があったとされ、紀伊水道沿岸で2mから4m、豊後水道沿岸で1mから1.5m、波高1m以上の範囲は房総半島から九州までに及び、津波はハワイやアメリカ西海岸にも達した。最高潮位は串本町で6.57mを記録したほか、三重県賀田村で3.59m、徳島県浅川村で4.88m、土佐湾内で5.2mを記録している。到達時刻は、串本で約10分後(2.5m～5.5m)、三重県賀田湾で約20分後、伊豆半島南端（下田で住宅の浸水被害有り）と徳島で約40分であった。
波高は安政南海地震および宝永地震より小規模であったが、それでも甚大な被害を及ぼした。震後の第一波の到達時刻は安政南海地震や宝永地震より早かった。須崎において安政南海地震の時、古老の言い伝え（宝永地震の言伝え）として「大地震後必ず津浪が来るが、其の津浪は地震後直ぐ来るものではない。ゆっくり飯を炊くだけの余裕はあるからあわてず落付いて充分の用意をして、避難せよ」と云っていたが、この地震については震後10分も経たないうちに津波が襲来し、そのような間もなかった。
須崎市および土佐市宇佐など海岸各地で打ち揚げられた船が陸上へ乗り上げた。大阪港では、約2時間後に到達し80cmの潮位上昇を観測した。
外洋に面した海岸線だけでなく瀬戸内海の沿岸に於いても、堺 1.5m、呉、笠岡、洲本、宇部 1m などの津波を観測している。紀伊水道と豊後水道から進入した津波は、進入から約3時間後に燧灘で会合し波高が高まったとされている。しかし、瀬戸内海の津波は急激な潮位変動を伴ったものではなく、気象現象の高潮の様な変化で集落への浸水はなかったとされているが、急激な潮流が各所で目撃されている。また、堺・下津・宇和島の検潮記録では、津波初動が引き波であった。
宏観現象
周辺地域から震源方向に発光現象を見たとの証言が多数ある。また、地震発生の数日前から直前にかけて紀伊半島から四国の太平洋沿岸部において井戸の水位低下および水の枯渇が報告されている。
地震3日後の高知日報夕刊では、地震直前の午前4時過ぎに雉がけたたましく鳴き始め、付近の人々の夢を破った後、約10分後に地震が来たことが報じられた。