16:00 〜 16:15
[S22-10] ITRF2014で見た北海道-東北地方の地殻変動場の時空間特性
1. はじめに
日本列島を含む北西太平洋地域は、太平洋プレート・フィリピン海プレート・オホーツクプレート・ユーラシアプレートの４つのプレートに覆われている。太平洋プレートの沈み込み境界周辺では2003年に十勝沖地震(M8.0)、2011年に東北地方太平洋沖地震(M9.0, 以降太平洋沖地震)といった巨大な地震が発生しており、これらの地震発生後にプレートの収束速度の変化などといった時間的な変動が報告されている。Yokota and Koketsu (2015)において、東北〜関東地方に設置されたGEONET観測点を用いて2011年太平洋沖地震に先立って発生した長期的な地殻変動を示した。また、Heki and Mitsui(2013)では北海道から東北地方にかけて太平洋側に位置するGEONET観測点において、2003年十勝沖地震と2011年太平洋沖地震の発生によって日本海溝での太平洋プレートの沈み込みの一時的な加速が示唆される測地観測結果を示した。2011年太平洋沖地震の震源域から2000kmほど離れた南鳥島(021098)においては地震前後での有意な変化は見られず、このことから上記の変動は南千島〜東北地方周辺に限られるとした。本研究では、新たな国際地球基準座標系ITRF2014(Altamimi et al., 2016)で推定された座標値を用いて，先行研究で見られたような太平洋沖での巨大地震発生に伴うプレート運動の変化が広域な北西太平洋地域におけるGNSS観測(GEONET, IGS, CMONOC)の結果においても見られるか等の地殻変動場の時空間的特徴の確認を行った。また、これまでに推定されてきたプレート運動モデルと実際のGNSS観測の結果を巨大地震の発生前後で比較してモデル値との局所的なずれの有無を確かめ、北海道におけるregionalな変動の様子を検討した。
2. 使用データ
本研究では、GNSS観測データとして国土地理院により提供されているGEONETの日々の座標値F5解(松村他, 2021)のうち北海道から東北地方にかけて設置されている観測点のデータと、中国地震局のGNSS連続観測網CMONOCの観測データ、そしてIGS(国際GNSS事業)が提供する北西太平洋地域に設置されたGNSS観測点データをBernese GNSS software version 5.2(Dach et al., 2015)を用いて解析したものを使用した。これらのデータはすべて余効変動も考慮に入れられているITRF2014に準拠しており、それぞれ解析手法には違いがあるものの同観測点での座標値の比較を行った結果ほとんどの観測点で非常に良い一致を示しており、同一の基準系に準拠した座標値が得られていることを確認している。
3. 結果
・2003年十勝沖地震と2011年太平洋沖地震の発生前後の変動について
上記２つの地震について、2003年以前よりGNSS観測を行なっている観測点について2003年までの変位速度と2003年十勝沖地震発生後~2011年太平洋沖地震までの変位速度、2011年太平洋沖地震~2016年末、そして2017年以降の変位速度をそれぞれ比較した。具体的には、太平洋プレート上やユーラシア大陸上に位置するIGS観測点(KOKB,BJFS,SHAO,SUWN)や北海道〜東北地方の変動、日本列島周辺に位置するプレートに対する各GNSS観測点の相対運動を確かめた。その結果、Tomita et al.(2015)でも言及されたようにHeki and Mitsui(2013)で示唆されたほどの大きな加速現象は見られなかったものの、2011年太平洋沖地震の発生から10年以上発生した現在も北海道南部から東北地方にかけて地震発生前と比較して変位速度の大きさに変化が見られ、この現象はこの地域で地震による粘性緩和が未だ解消されていないことに起因するものであると考えられる。
・地震発生前の前兆の有無について
Yokota and Koketsu(2015)において、2011年太平洋沖地震の前駆現象として2002年から東北地方のGEONET観測点にて東西方向の変位の様子の変化が報告されている。今回は同様の変動がITRF2014に準拠したF5解でも見られるかを確認した。その結果、950158(種市)やその周辺の観測点については先行研究での指摘通り2002年ごろから水平変動がみられたが、940041(いわき),950167(山田),950179(亘理)などについては上下成分は2002年ごろから変動が見られるものの水平成分についてはそれより遅れて変動がみられ、この変動の時空間特性の検討が必要であると考えられる。
4. 謝辞
北西太平洋地域のGNSS観測データは国土地理院が提供するRINEXファイルを使用し、その解析にはIGSが提供するプロダクトやBern大学で開発されたソフトウェアBernese GNSS Software Version 5.2を用いた。日本国内のGEONET観測データは国土地理院が提供するF5解を使用した。ここに記して感謝いたします。
日本列島を含む北西太平洋地域は、太平洋プレート・フィリピン海プレート・オホーツクプレート・ユーラシアプレートの４つのプレートに覆われている。太平洋プレートの沈み込み境界周辺では2003年に十勝沖地震(M8.0)、2011年に東北地方太平洋沖地震(M9.0, 以降太平洋沖地震)といった巨大な地震が発生しており、これらの地震発生後にプレートの収束速度の変化などといった時間的な変動が報告されている。Yokota and Koketsu (2015)において、東北〜関東地方に設置されたGEONET観測点を用いて2011年太平洋沖地震に先立って発生した長期的な地殻変動を示した。また、Heki and Mitsui(2013)では北海道から東北地方にかけて太平洋側に位置するGEONET観測点において、2003年十勝沖地震と2011年太平洋沖地震の発生によって日本海溝での太平洋プレートの沈み込みの一時的な加速が示唆される測地観測結果を示した。2011年太平洋沖地震の震源域から2000kmほど離れた南鳥島(021098)においては地震前後での有意な変化は見られず、このことから上記の変動は南千島〜東北地方周辺に限られるとした。本研究では、新たな国際地球基準座標系ITRF2014(Altamimi et al., 2016)で推定された座標値を用いて，先行研究で見られたような太平洋沖での巨大地震発生に伴うプレート運動の変化が広域な北西太平洋地域におけるGNSS観測(GEONET, IGS, CMONOC)の結果においても見られるか等の地殻変動場の時空間的特徴の確認を行った。また、これまでに推定されてきたプレート運動モデルと実際のGNSS観測の結果を巨大地震の発生前後で比較してモデル値との局所的なずれの有無を確かめ、北海道におけるregionalな変動の様子を検討した。
2. 使用データ
本研究では、GNSS観測データとして国土地理院により提供されているGEONETの日々の座標値F5解(松村他, 2021)のうち北海道から東北地方にかけて設置されている観測点のデータと、中国地震局のGNSS連続観測網CMONOCの観測データ、そしてIGS(国際GNSS事業)が提供する北西太平洋地域に設置されたGNSS観測点データをBernese GNSS software version 5.2(Dach et al., 2015)を用いて解析したものを使用した。これらのデータはすべて余効変動も考慮に入れられているITRF2014に準拠しており、それぞれ解析手法には違いがあるものの同観測点での座標値の比較を行った結果ほとんどの観測点で非常に良い一致を示しており、同一の基準系に準拠した座標値が得られていることを確認している。
3. 結果
・2003年十勝沖地震と2011年太平洋沖地震の発生前後の変動について
上記２つの地震について、2003年以前よりGNSS観測を行なっている観測点について2003年までの変位速度と2003年十勝沖地震発生後~2011年太平洋沖地震までの変位速度、2011年太平洋沖地震~2016年末、そして2017年以降の変位速度をそれぞれ比較した。具体的には、太平洋プレート上やユーラシア大陸上に位置するIGS観測点(KOKB,BJFS,SHAO,SUWN)や北海道〜東北地方の変動、日本列島周辺に位置するプレートに対する各GNSS観測点の相対運動を確かめた。その結果、Tomita et al.(2015)でも言及されたようにHeki and Mitsui(2013)で示唆されたほどの大きな加速現象は見られなかったものの、2011年太平洋沖地震の発生から10年以上発生した現在も北海道南部から東北地方にかけて地震発生前と比較して変位速度の大きさに変化が見られ、この現象はこの地域で地震による粘性緩和が未だ解消されていないことに起因するものであると考えられる。
・地震発生前の前兆の有無について
Yokota and Koketsu(2015)において、2011年太平洋沖地震の前駆現象として2002年から東北地方のGEONET観測点にて東西方向の変位の様子の変化が報告されている。今回は同様の変動がITRF2014に準拠したF5解でも見られるかを確認した。その結果、950158(種市)やその周辺の観測点については先行研究での指摘通り2002年ごろから水平変動がみられたが、940041(いわき),950167(山田),950179(亘理)などについては上下成分は2002年ごろから変動が見られるものの水平成分についてはそれより遅れて変動がみられ、この変動の時空間特性の検討が必要であると考えられる。
4. 謝辞
北西太平洋地域のGNSS観測データは国土地理院が提供するRINEXファイルを使用し、その解析にはIGSが提供するプロダクトやBern大学で開発されたソフトウェアBernese GNSS Software Version 5.2を用いた。日本国内のGEONET観測データは国土地理院が提供するF5解を使用した。ここに記して感謝いたします。