[S17] PM-1

[S17-12] Real-time tsunami inversion from seafloor pressure records including tsunamis, seafloor deformations and long-period seismic waves

*Hiroaki TSUSHIMA¹, Tatsuya KUBOTA², Tatsuhiko SAITO² (1. Meteorological Research Institute, Japan Meteorological Agency, 2. National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience)

東日本大震災以降，日本近海には津波観測用の海底水圧計を搭載した海底ケーブル観測網が広域・高密度に整備され，その水圧観測記録から沿岸の津波を即時に予測するための手法が数多く提案されてきた．それらの多くは，水圧記録に津波と海底永久変位のみが含まれる前提で設計されているが，実際には水中音波や地震動に伴う圧力変化も観測される．とくに，震源域直上の水圧計で観測される地動加速度に伴う長周期水圧変化は，振幅が大きいことに加え，津波成分抽出用の周波数フィルタで十分に低減することが難しく，津波予測精度が低下しうる（Saito & Tsushima, 2016）．一方，こうした地震波は，伝播速度が速く，津波よりも先に観測されるため，津波予測に組み込めれば，予測の高速化につながることが期待できる．そこで本研究では，海底水圧記録の津波・海底永久変位・長周期地震波（地動加速度）を活用したリアルタイム波源推定手法を構築し，津波即時予測の高度化を目指す．

本研究の提案手法は，海底水圧記録を用いた津波即時予測手法の一つであるtFISH (Tsushima et al., 2009)に，海底水圧記録から長周期地震波・海底永久変位・津波を分離推定する事後解析用の手法（Kubota et al., 2021）を融合したものである．tFISHは，観測水圧波形の逐次逆解析によって初期水位分布を推定して沿岸津波波形を予測する手法で，その水圧波形グリーン関数には津波・海底永久変位の寄与が含まれる(Tsushima et al., 2012)．本研究では，このグリーン関数に，Kubota et al. (2021)の手法に則って地動加速度の寄与も加えた．この地動加速度のグリーン関数は，海面要素の単位上下変位を与えれば計算できる．このため，「断層を仮定せずに津波波源分布を推定する」というtFISHの原理的な利点を保持しつつ，海底水圧記録の津波・海底永久変位・長周期地震波すべてをリアルタイム波源推定に活用できるようになる．

数値実験によって提案手法の性能を調べた．Saito and Tsushima (2016)が地震波・津波数値計算で合成した海底水圧波形を観測波形だとみなして提案手法を適用し，津波波源分布（ここでは海底永久変位分布）を推定した．対象海域は日本海溝沿いで，理論合成時に仮定した震源モデルはS-net観測網直下の破壊継続時間30秒の矩形断層一様すべり，波形逆解析に用いた観測点はS-net海底水圧計及びGPS波浪計である．波形逆解析では，特徴的な継続時間10秒の正弦関数を時間方向に複数並べて，120秒間の海底上下変位の時間発展を表現できるように設定した．実験の結果，地震発生後3分までに得られる水圧記録から，海底上下変位量は1.5倍程度の過大評価ではあるものの，波源分布の広がり・上下変位量が概ね推定された．従来のtFISHでは，津波や海底永久変位が複数の水圧計で十分に観測される（地震発生後5-10分までの観測記録が得られる）まで波源分布の推定は改善しなかったことから，提案手法を用いることで，短い水圧記録から波源推定精度を向上できうることが示された．

謝辞：本研究は，JSPS科研費JP24K01137の助成を受けている．