[H-DS10] 津波とその予測

[HDS10-14] DONET海底圧力微分波形を用いた2016年4月1日三重県南東沖の地震 (Mw 5.9) の津波波源分布推定

*久保田 達矢¹、鈴木 亘¹、青井 真¹、山本 直孝¹、中村 武史¹、高橋 成実^1,2 (1.国立研究開発法人防災科学技術研究所、2.海洋研究開発機構)

キーワード：津波、2016年三重県南東沖の地震、海底圧力計、時間微分、津波波源インバージョン

2016年4月1日に三重県南東沖でMw 5.9 (USGS) の地震が発生した。沿岸では顕著な津波は観測されなかったものの、震源域周辺に展開された地震津波観測網DONET (Dense Oceanfloor Network System for Earthquakes and Tsunamis) (Kaneda et al., 2015; Kawaguchi et al., 2015) の海底圧力計が最大で~ 2 cmの津波を観測した。また震央周辺の観測点では海底の地殻変動に伴う圧力オフセットの変化 (数cm相当) も観測され、震央に最も近い観測点KME18では~ 10 hPaの圧力増加 (~ 10cmの沈降) が観測された。しかし、この10 cm相当の圧力変化は地震の規模に比べて大きく、地震動でセンサが動いた、あるいは傾いたことによって生じた見かけの圧力変化である可能性が指摘されている (Wallace et al., 2016)。このような津波以外の要因による圧力変動 (非津波成分) が含まれる水圧記録を用いて津波波源分布を推定すると、津波波源を正しく推定できない可能性があり、その津波波源に基づく沿岸津波の即時予測では予測を誤る可能性もある。即時予測では非津波成分の有無を判断する時間的猶予は少ないため、非津波成分の影響を受けにくい沿岸津波予測が必要である。久保田・他 (2017, SSJ) では、非津波成分の影響を軽減する手法として圧力時系列の時間微分波形を用いる方法を提案した。非津波成分を含む仮想の圧力データを用いた検討により、時間微分を用いることで非津波成分の影響を大きく軽減できることを示した。以上より、より精度の高い津波波源推定および沿岸津波予測に向け、海底圧力記録の時間微分波形を用いて2016年三重県南東沖の地震の津波波源分布を推定し、非津波成分の影響を取り除くことができるか評価した。

まず、圧力記録のうち津波部分を目視で判別し、その部分のみを使用して津波波源分布モデルを推定した (以後、リファレンスモデルと呼ぶ)。上述のKME18を含む震央周辺の観測点は地震動が比較的大きいと考えられ、地震動でセンサが傾いた、すなわち非津波成分が含まれる可能性があるため、解析には使用しなかった。解析にはローパスフィルタ (カットオフ60s) を使用し、インバージョンに使用するグリーン関数は線形長波方程式 (e.g., Satake, 2002) により計算した。推定された津波波源分布には隆起域と沈降域が一つずつ見られ (最大隆起・沈降はそれぞれ ~ 3 cm、~ 2cm)、地震波形解析から得られたCMT解 (USGS) に基づき計算される地殻変動分布と調和的であった。このときの観測点KME18における海底変動量は ~ 1 cmの隆起となり、観測された圧力変動 (10 cm沈降) よりもはるかに小さい。次に、即時予測という観点から、解析に用いる時間窓を全ての観測点で一律に「発震時刻から5分まで」として、圧力変動データを用いて津波波源分布を推定した。KME18の記録をインバージョン解析に使用しない場合にはリファレンスモデルと同様の波源分布が得られたが、KME18の記録を用いると、大きな圧力変化を説明するためにKME18の周辺に大きな沈降域 (最大 ~ 10 cm) が推定され、リファレンスモデルとは大きく異なる分布が推定された。次に、KME18を含む圧力変動時系列を時間微分したデータセットを用いて津波波源分布を推定した。その結果、隆起・沈降ともにリファレンスモデルと同じ位置に、同程度の振幅で推定された。微分波形から得られた波源分布を元に圧力時系列を計算し観測と比較したところ、KME18を除く観測点の観測圧力変化とよい一致を示した。以上の結果から、圧力時間微分波形を用いて津波波源分布を推定する久保田・他 (2017) の手法により、三重県南東沖の地震のDONET津波記録に含まれる非津波成分の影響が大きく軽減できたと言える。発表では、推定された波源分布から期待される沿岸の津波波高を実際の観測と比較し、沿岸津波の予測精度についても考察する。