[S-SS11] 強震動・地震災害

[SSS11-01] 分布型音響計測（DAS）による国道4号線沿いのサイト増幅特性の稠密な空間分布の推定

*江本 賢太郎¹、中原 恒¹、西村 太志¹、山本 希¹ (1.東北大学大学院理学研究科)

キーワード：DAS、サイト増幅、稠密観測

近年，光ファイバーケーブルを用いたDAS（分布型音響計測）により，空間的に超高密度で地震動が計測されるようになってきた．既存の通信用光ファイバーケーブルを用いることができ，レーザーを入射してその後方散乱波を解析する装置を1台ケーブルに繋ぐだけで計測が可能であるため，通常の地震計を用いた計測と比較すると，低コストで地震動の空間分布を得ることが可能である．この空間分布を生かすことで，DASによって浅部構造の推定や火山での震源決定が行えることが示されている．また，ケーブルに沿った増幅特性が，火山の地質構造と関連があることも報告されている（Nishimura et al., 2021）．本研究では，宮城県内の国道4号線沿いに敷設された光ファイバーケーブルを使用したDAS観測に基づき，地震時の振幅からサイト増幅特性の空間分布を求めたので報告する．



国土交通省の古川河川国道事務所（大崎市）にDAS計測装置を設置し，そこから国道4号に沿って南の仙台市方面に，長さ約50kmにわたって5m間隔でケーブルに沿った軸ひずみ速度1成分を計測した．計測期間は2020年1月10から2月10日までの1ヶ月間である．時間サンプリングは500Hzとした．期間中の深夜に発生したマグニチュード 2.7から4.8の9個の地震を解析する．震源は茨城県から北海道沖まで広く分布しており，到来方向は様々である．国道4号は交通量が多く，夜間でも自動車による振動が含まれるが，複数の地震記録を用いることで，その影響を軽減させる．



まず，各場所のひずみ速度記録に0.5-1, 1-2, 2-4, 4-8, 8-16 Hzのバンドパスフィルターを適用する．各周波数帯域において，S波の到達2秒前から10秒間のRMS値を計算する．測線全体で平均値が1になるようにRMS値を規格化し，9個の地震から求めたRMS値を平均化する．P波に対しても同様の処理を行うが，明瞭なP波が見られた1つの地震のみを扱う．



S波のRMS値の空間分布は，用いる地震や周波数帯による違いは小さく，全体としては南側ほど大きい傾向となった．ただし，南側10 kmは道路工事の影響が現れている可能性があるため，参考程度とする．DASは軸ひずみ1成分のみの観測であるため，震源メカニズム依存性が懸念されたが，用いた地震による差は小さかった．RMS値の局所的な変動は1/3-3倍程度であった．防災科学技術研究所地震ハザードステーションJ-SHISで公開されているS波速度400 m/sの工学的基盤から地表までの地盤増幅率と比較すると，大小関係の空間分布は，大きなスケールでは類似し，大崎市，大和町や仙台市付近で大きな値を示す．ただし，局所的な変化は必ずしも一致しておらず，本研究で得られたRMS値の方が細かな変化をしていた．P波のRMS値の空間分布もS波と似ており，周波数依存性も小さかった。また，RMS値を空間座標でフーリエ変換すると，高波数側で波数の約3乗で減少するパワースペクトルが得られた．



以上のように，DAS観測に基づきサイト増幅特性の空間分布を稠密に推定できる可能性を示した．今後，光ファイバーケーブルと地面のカップリングの影響の可能性を含めて，RMS値の空間分布をより詳細に調べ，地震波干渉法などから得られる速度構造と比較する予定である．また，DASで得られるのはケーブルに沿ったひずみ速度であり，従来の地震計で得られる速度記録の空間微分量であるため，構造の空間変化に敏感であると考えられる．ひずみに対する速度構造の微細不均質の影響の評価を進めていく必要がある．


謝辞
国土交通省所有の光ファイバーを使用させていただいた．観測に当たって，仙台河川国道事務所の方々に便宜を図っていただいた.