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[STT41-05] スーパーコンピュータ富岳を用いた千島海溝沿いの巨大地震の長周期地震動の評価
キーワード：長周期地震動、3次元有限要素法、千島海溝沿いの巨大地震、震源特性の不確実性
今後発生が懸念される千島海溝沿いの巨大地震では，内閣府(2021)による被害想定結果が示されるなど，甚大な被害が予測されている．特に，長周期地震動の発生により，札幌の超高層建築物や免震建築物，苫小牧の石油タンク等の固有周期が長い建築物に大きな影響を与える可能性が高く，当該地域での複数の震源域が連動する巨大地震による長周期地震動の評価が重要である．一方，震源特性は必ずしも一意ではなく不確実性を有しており，その選択により予測結果に大きなばらつきが生じると考えられる．例えば，内閣府（2016）による相模トラフの地震を対象とした検討など，多様な震源モデルを構築した長周期地震動の検討が行われるようになってきている．筆者らも，熊本地震前震の長周期成分を対象に，震源特性の不確実性が与える影響を検討している．
本研究では，3次元有限要素法により，千島海溝沿いの巨大地震を対象に十勝沖から択捉島沖までが連動した場合の長周期地震動を評価した．ここで，震源特性の不確実性を考慮した多数の震源モデルを構築し，各震源特性が長周期地震動に与える影響を分析した．
地震動評価は，地震動計算用大規模3D-FEM計算プログラム「E-wave FEM」により行い，計算資源は，スーパーコンピュータ「富岳」，「Oakforest-PACS」を用いた．地盤のモデル化範囲は，北海道東部，南部の海域を含む長さ1000km，幅420km，深さ150kmの範囲とし，地下構造は地震本部の全国1次地下構造モデルを用いた．また，東経147度以東については，千島海溝の海溝軸に沿って外挿した．このモデルを3.3秒以上の周期で1波長あたり5要素の大きさで四面体2次要素に分割したところ14億7300万節点，10億7800万要素となった．なお，メッシュ分割には「地球シミュレータ」を用いた．震源モデルは，内閣府(2020)のモデルを参考に，アスペリティサイズ，位置，破壊開始点位置に不確実性を考慮した28ケースを設定した．その他の震源特性はレシピに従った．
以上の解析手法，地下構造モデル，震源モデルを用いて長周期地震動を計算しところ，一部のK-NET，KiK-net観測点では，2003年十勝沖地震を上回る大きさの長周期地震動となった．また，長周期地震動の強さに影響を与える震源特性を分析した結果を報告する．
謝辞：本研究は，文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「大規模数値シミュレーションによる地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装」（JPMXP1020200203）の一環として実施されたものです．本研究の一部（地震動計算）は，スーパーコンピュータ「富岳」，東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが共同運営する，最先端共同HPC基盤施設のスーパーコンピュータOakforest-PACSの計算資源の提供を受け，実施しました（課題番号：hp210171）．メッシュ分割には海洋研究開発機構の地球シミュレータを用いました．本解析結果は，東京大学地震研究所が開発中のコードを富岳プロジェクトにおいて提供していただき，JAMSTECが独自に改変・運用し得られたものです．コードの提供について，ここに記して謝意を表します．また，防災科学技術研究所K-netとKiK-netの強震記録，地震調査研究推進本部の全国1次地下構造モデルを使用しました．
本研究では，3次元有限要素法により，千島海溝沿いの巨大地震を対象に十勝沖から択捉島沖までが連動した場合の長周期地震動を評価した．ここで，震源特性の不確実性を考慮した多数の震源モデルを構築し，各震源特性が長周期地震動に与える影響を分析した．
地震動評価は，地震動計算用大規模3D-FEM計算プログラム「E-wave FEM」により行い，計算資源は，スーパーコンピュータ「富岳」，「Oakforest-PACS」を用いた．地盤のモデル化範囲は，北海道東部，南部の海域を含む長さ1000km，幅420km，深さ150kmの範囲とし，地下構造は地震本部の全国1次地下構造モデルを用いた．また，東経147度以東については，千島海溝の海溝軸に沿って外挿した．このモデルを3.3秒以上の周期で1波長あたり5要素の大きさで四面体2次要素に分割したところ14億7300万節点，10億7800万要素となった．なお，メッシュ分割には「地球シミュレータ」を用いた．震源モデルは，内閣府(2020)のモデルを参考に，アスペリティサイズ，位置，破壊開始点位置に不確実性を考慮した28ケースを設定した．その他の震源特性はレシピに従った．
以上の解析手法，地下構造モデル，震源モデルを用いて長周期地震動を計算しところ，一部のK-NET，KiK-net観測点では，2003年十勝沖地震を上回る大きさの長周期地震動となった．また，長周期地震動の強さに影響を与える震源特性を分析した結果を報告する．
謝辞：本研究は，文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「大規模数値シミュレーションによる地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装」（JPMXP1020200203）の一環として実施されたものです．本研究の一部（地震動計算）は，スーパーコンピュータ「富岳」，東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが共同運営する，最先端共同HPC基盤施設のスーパーコンピュータOakforest-PACSの計算資源の提供を受け，実施しました（課題番号：hp210171）．メッシュ分割には海洋研究開発機構の地球シミュレータを用いました．本解析結果は，東京大学地震研究所が開発中のコードを富岳プロジェクトにおいて提供していただき，JAMSTECが独自に改変・運用し得られたものです．コードの提供について，ここに記して謝意を表します．また，防災科学技術研究所K-netとKiK-netの強震記録，地震調査研究推進本部の全国1次地下構造モデルを使用しました．