南海トラフ巨大地震

南海トラフ巨大地震は、フィリピン海プレートとアムールプレートgroup="注"とのプレート境界の沈み込み帯である南海トラフ沿いが震源域と考えられている巨大地震。時に超巨大地震となることもある。詳しくは南海トラフ沿いの巨大地震と呼ばれる。

また、2011年8月に内閣府に設置された「南海トラフの巨大地震モデル検討会」が検討を行っている、南海トラフ沿いで発生すると想定される最大クラスの地震も南海トラフ巨大地震と呼称され、また南海トラフ地震とも略称され、本項でもそれを基に解説している。

1. 南海トラフの地震の特徴と「地震像」
--------------------

南海トラフの地震は、約90 - 150年の間隔で発生し、東海地震、東南海地震、南海地震の震源域が毎回数時間から数年の期間をおいてあるいは時間を置かずに同時に3つの地震が連動していることが定説だった。一方で、1605年慶長地震は南海トラフを震源とすることに異論が出されており、南海トラフの地震は200年程度の間隔で発生すると考えるのが自然な姿であるという見解も存在する。最も新しい昭和の地震は地震計による観測記録、それより古い地震は地質調査や文献資料からそれぞれ推定されており、今後も同じような間隔で発生すると推測されている。いずれもマグニチュードが8以上になるような巨大地震で、揺れや津波により大きな被害を出してきた。

なお、その後の研究により、地震が起こるたびに震源域は少しずつ異なることがわかった。例えば、同じ南海道沖の地震でも1854年安政南海地震は南海道沖全域が震源域となったのに対して、1946年昭和南海地震は西側4分の1は震源域ではなかったと推定されている。また一方で東京大学地震研究所の瀬野徹三は、東海・東南海・南海といった3地震の分類を変える必要を挙げ、南海トラフの東端の震源域と連動して静岡付近まで断層の破壊が進む「安政型」、その震源域と連動せず静岡までは断層の破壊が起きない「宝永型」の二種類に分類することができるという説を唱えている。

1498年明応地震以降は文献資料が豊富で発生間隔も100年前後で一定していると考えられてきた。しかし、それ以前は東海道沖の地震の発生記録がほぼないほか、1361年正平地震以前の間隔は記録に欠損があり、例えば13世紀前半と見られる津波や液状化の痕跡は複数の箇所から発見されており、記録を補うものと考えられている一方で、1096年永長地震以前は確かな証拠は無く津波堆積物の研究から100年と200年の周期が交互に繰り返されているとする説もある。液状化跡は内陸局地地震の可能性や推定年代幅の問題もあるため、なおの検討が必要である。他方、地震連動の発生の様子をプレートの相対運動やプレート境界の摩擦特性からシミュレーションする試みもあり、連動性は再現されたが地震発生間隔などが歴史記録と一致しない点もある。

南海トラフ全域をほぼ同時に断層破壊した地震は規模が大きく、1707年宝永地震は日本最大級の地震とされている。1854年安政地震は昭和地震より大きかったが、宝永地震は安政地震よりさらに大規模であった。例えば須崎では安政津波は5 - 6mの地点にとどまっているが、宝永津波は標高11m程度の地点、場所によっては18mの地点まで達した。土佐藩による被害報告では安政地震で潰家3,082軒、流失家3,202軒、焼失2,481軒に対し、宝永地震では潰家5,608軒、流失家11,167軒と格段に多くなっている。安政津波で壊滅し亡所となった集落は土佐国で4か所であるが、『谷陵記』に記された宝永津波の亡所は81か所にも及んだ。21世紀に入ってからの研究により、高知県土佐市蟹ヶ池に宝永地震による特大の津波堆積物が見出されたが、この宝永地震と同様に津波堆積物を残す規模の地震痕跡は300 - 600年間隔で見出されることがわかった。さらに、宝永地震よりも層厚の約2,000年前と推定される津波堆積物が見出され、宝永津波より大きな津波が起きた可能性が指摘された。

また、昭和南海地震でも確認されたように、単純なプレート間地震ではなく、スプレー断層からの滑りをも伴う可能性も指摘され、南海トラフ沿いには過去に生じたと考えられるスプレー断層が数多く確認される。一方、震源域が広いと顕著になる長周期地震動の発生も予想され、震源域に近い平野部の大都市大阪や名古屋などをはじめとして高層ビルやオイルタンクなどに被害が及ぶ危険性が指摘されている。これらに関連して、古文書にはしばしば半時に亘る長時間強い振動が継続したと解釈できるような地震の記録がみられるが、これは大地震に対する恐怖感が誇張的な表現を生んだとする見方もある一方、連動型地震のように震源域が長大になれば破壊が伝わる時間も長くなり、そこからまた別の断層が生ずるなど長い破壊時間をもつ多重地震となって、本震後の活発な余震なども相まって実際の揺れを表現したものとする見方もある。

以上のように南海トラフにおける海溝型地震は、繰り返し起こる「再帰性」と複数の固有地震の震源域で同時に起こる「連動性」が大きな特徴となっている。さらに、南海トラフは約2000万年前の比較的若いプレートが沈み込んでおり、薄くかつ温度も高いため低角で沈み込みプレート境界の固着も起こりやすく、震源域が陸地に近いので被害も大きくなりやすい。南海トラフにおける、フィリピン海プレートとユーラシアプレートとのプレート間カップリングは100%に近くほぼ完全に固着し、1年に約6.5cmずつ日本列島を押すプレートの運動エネルギーはほとんどが地震のエネルギーとして開放されると考えられている。しかし紀伊半島先端部の潮岬沖付近に固着が弱く滑りやすい領域があり、1944年昭和東南海地震、1946年昭和南海地震はいずれもこの付近を震源として断層の破壊がそれぞれ東西方向へ進行したことと関連が深いと見られている。

またこの地震により発生するとされる災害を「東日本大震災」に倣い「西日本大震災」と呼称する場合がある。また、京都大学大学院人間環境学研究科教授鎌田浩毅は、南海トラフ巨大地震が相模トラフ巨大地震を引き起こすと想定し、この２つの連動型地震を“スーパー南海地震”と呼称している。2011年3月の東北地方太平洋沖地震発生後南海トラフ巨大地震への懸念が浮上したことを受けて、日本政府は中央防災会議に「南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ」を設けて対策検討を進めた。同ワーキンググループは2012年7月にまとめた中間報告において、南海トラフで想定される最大クラスの巨大地震を「東日本大震災を超え、国難ともいえる巨大災害」と位置づけている。

土木学会は2018年6月7日、発生後20年間の被害総額が最大1410兆円に達する可能性があるとの推計を発表した。

2. 地震の発生確率
----------

2.1. 時間予測モデルを用いる場合
------------------

「時間予測モデル 」は地震による変位量と次回の地震までの回復時間が比例するというモデルであり、これに相対する「すべり予測モデル 」は前回の地震からの歪蓄積時間と地震による変位量が比例するモデルである。しかしどちらのモデルも不完全であることは明白であるとされる。

多くの断層は弱いながらも時間予測モデルに従う傾向があり、1977年に島崎邦彦は南海トラフ沿いの地震についても時間予測モデルが適用できるのではないかと考えた。

次に発生する可能性のある地震として、従来よりも幅広くM8 - 9クラスの地震を対象としている。高知県室津港の歴代南海地震における隆起量と、発生間隔との関係に基づく「時間予測モデル」をもとにすると、次回のM8クラスの地震は昭和南海地震から88.2年後と推定され、これをもとに下記の確率が計算された。

室津港の昭和南海地震における隆起量は、潮位の変化から求められた115㎝、安政南海地震は室津港を管理していた港役人である久保野家の記録にある四尺 、宝永地震は久保野家の記録にある地震前と地震52年後の水深の差である五尺 を52年間の変動で補正した値である1.8mが推定されている。

時間予測モデルによって推定される88.2年を平均活動間隔にあてはめ、正平から昭和に至るまでの活動間隔のバラつきから最尤法で求めた変動係数αの値は0.20であり、データが少ない点を考慮してαを0.20-0.24とした。確率密度関数としてBPT分布を用いて30年以内の発生確率が計算された。

次に最大クラスの地震が発生する可能性もあるが、その発生頻度は100 - 200年間隔で発生している地震に比べて「1桁以上低い」とされた。

時間予測モデルを適用することについて以下の問題点が指摘されている。

南海トラフ沿いの巨大地震の震源域に多様性が認められるにもかかわらず室津港の隆起のみで評価できるか。
隆起量がそれを回復する時間に比例するならば、平常時の室津港の沈降速度は13mm/年となるが、水準測量による沈降速度5-7mm/年と大きく異なる。
島崎邦彦が時間予測モデルが適用できると挙げている地震は昭和南海地震の他、宝永と安政の2つの地震のみである。白鳳地震以降から適用するなら時間予測モデルは成立していないとの指摘もある