15:30 〜 17:00
[SCG60-P03] 経験的グリーン関数法を用いた2000年鳥取県西部地震における広帯域の強震動シミュレーション
キーワード：経験的グリーン関数法、2000年鳥取県西部地震、広帯域強震動、表面波、長周期地震動
我が国では防災科学技術研究所による強震観測網1)などにより膨大な地震観測記録が蓄積され、近年の観測機器の更新等により中小地震動の長周期成分を含む高精度な記録が得られている。しかしながら、その記録が設計用入力地震動などに十分に活用されているとは言えない。経験的グリーン関数法（以下EGF）は、小地震において十分なS/N比の強震記録があれば単純な重ね合わせだけで大地震の広帯域強震動も予測することが可能である。しかしながら、EGFは実体波を主とする短周期地震動の合成では多くの実績があるが、表面波を含む長周期地震動に関する実績は多くない。また、近年では震源断層極近傍の地震動を評価するために、断層帯浅部のすべりを考慮することが試みられているが、断層帯浅部のすべりが表面波の生成や表面波を含む地震動評価にどの程度影響するかについては十分に検討されていない。そこで本研究では、余震記録が豊富な2000年鳥取県西部地震（Mj=7.3）を対象として、EGFを用いた表面波を含む広帯域地震動のシミュレーションを行った。
図1に示す２個のアスペリティから成る池田ほか(2002)2)によるEGFを用いた2000年鳥取県西部地震の震源モデルを用いて、表面波を含む広帯域地震動の再現を試みる。図2に本震と余震の位置と震源メカニズム、および、観測点を示す。用いる余震は池田ほか(2002)2)が用いた10/17(2000/10/17/22:16、Mj=4.2、深さ8km)に加えて、本震と震源メカニズムが類似であり、地震規模が比較的大きく、震源が浅い10/8(2000/10/8/20:51、Mj=5.0、深さ5km)を用いた。なお、震源深さはF-netによる値である。まず池田ほか(2002)2)が検証に用いた震源近傍の観測点での本震の再現を行った。EGFは入倉・釜江(1997)の手法を用い、波形には0.125～10.0Hz のバンドパスフィルターを使用した。震央距離30km以内では、地盤の非線形の影響を強く受けているTTRH02を除くと、10/17ではSMNH01、10/8ではSMNH02で強震記録が得られている。図３にKiK-netの地中観測波形と合成波形(NS成分）との比較を示すが、10/17の余震では加速度波形の包絡形状、速度波形ではパルス波形の性状をよく再現できている。一方、10/８の余震では加速度波形は過小評価であるが、速度波形の位相や振幅は比較的良く再現できている。
次に震源遠方の観測点における広帯域地震動、特に表面波の再現を試みる。図４にHRSH06 (本震の震央距離56km)における地中観測波形と合成波形との比較、図５に速度波形から求めたフーリエスペクトルの比較を示す（0.4～10.0Hz のバンドパスフィルターを使用）。10/17の余震では加速度波形の短周期地震動の再現性は高いが、速度波形における後続の長周期地震動が再現できておらず、フーリエスペクトルからも低周波数域で過小評価となっている。一方、10/8の余震では、加速度波形の振幅は過小評価であるが、長周期地震動の再現は良好である。この理由は、やや深い10/17では長周期地震動の励起が弱いのに対して、比較的浅い10/8では短周期地震動の発生は弱いが、表面波と考えられる長周期地震動は強く励起しているためだと考えられる。特に本震モデルにおける２つのアスペリティのうち、アスペリティ２は深さ5km程度より浅く、大きな表面波を励起すると考えられる。そこで、波数積分法(Hisada(1997))を用いて、アスペリティ２によるHRSH06での長周期地震動の再現を試みた。ただし、震源モデルは岩田・関口(2002) 4)を参考に傾斜角やすべり角を見直している。また、地盤モデルは堀内ほか(2001) 5)とJ-SHISに基づき設定した。図6に観測波形と計算結果の比較を示す。対象とした周波数は0.1～10Hzである。Radial成分とUD成分に関して、主要動部の後の長周期地震動が再現できており、これらは表面波の可能性が高いと考えている。
本研究では、池田ほか(2002)2)による震源モデルを用いてEGFによる広帯域地震動の再現を試みた結果、使用されている10/17の余震は深さ8kmであり、深いアスペリティからの短周期地震動の再現性は高いが、浅いアスペリティからの表面波を主体とする長周期地震動の再現ができなかった。一方、比較的浅い10/8の余震を用いた場合、表面波を含む長周期地震動の再現性は高いが、短周期地震動の再現性が低くなることが明らかとなった。今後は、他の観測点、および、震源モデルの背景領域の影響などを含めた計算を実施する予定である。
謝辞
本研究では防災科学技術研究所のK-NETおよびKiK-netの観測波形、F-netのメカニズム解を使用させていただきました。
参考文献
1)防災科学技術研究所 強震観測網(K-NET,KiK-net)：https://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/
2)池田ほか(2002)：日本建築学会構造系論文集、第561巻、p.37-45
3)防災科学技術研究所 広帯域地震観測網(F-net)：https://www.fnet.bosai.go.jp/top.php?LANG=ja
4)岩田・関口(2002)：第11回日本地震工学シンポジウム、pp.125-128
5)堀川ほか(2001)：活断層・古地震研究報告、No. 1、p. 27-40
図1に示す２個のアスペリティから成る池田ほか(2002)2)によるEGFを用いた2000年鳥取県西部地震の震源モデルを用いて、表面波を含む広帯域地震動の再現を試みる。図2に本震と余震の位置と震源メカニズム、および、観測点を示す。用いる余震は池田ほか(2002)2)が用いた10/17(2000/10/17/22:16、Mj=4.2、深さ8km)に加えて、本震と震源メカニズムが類似であり、地震規模が比較的大きく、震源が浅い10/8(2000/10/8/20:51、Mj=5.0、深さ5km)を用いた。なお、震源深さはF-netによる値である。まず池田ほか(2002)2)が検証に用いた震源近傍の観測点での本震の再現を行った。EGFは入倉・釜江(1997)の手法を用い、波形には0.125～10.0Hz のバンドパスフィルターを使用した。震央距離30km以内では、地盤の非線形の影響を強く受けているTTRH02を除くと、10/17ではSMNH01、10/8ではSMNH02で強震記録が得られている。図３にKiK-netの地中観測波形と合成波形(NS成分）との比較を示すが、10/17の余震では加速度波形の包絡形状、速度波形ではパルス波形の性状をよく再現できている。一方、10/８の余震では加速度波形は過小評価であるが、速度波形の位相や振幅は比較的良く再現できている。
次に震源遠方の観測点における広帯域地震動、特に表面波の再現を試みる。図４にHRSH06 (本震の震央距離56km)における地中観測波形と合成波形との比較、図５に速度波形から求めたフーリエスペクトルの比較を示す（0.4～10.0Hz のバンドパスフィルターを使用）。10/17の余震では加速度波形の短周期地震動の再現性は高いが、速度波形における後続の長周期地震動が再現できておらず、フーリエスペクトルからも低周波数域で過小評価となっている。一方、10/8の余震では、加速度波形の振幅は過小評価であるが、長周期地震動の再現は良好である。この理由は、やや深い10/17では長周期地震動の励起が弱いのに対して、比較的浅い10/8では短周期地震動の発生は弱いが、表面波と考えられる長周期地震動は強く励起しているためだと考えられる。特に本震モデルにおける２つのアスペリティのうち、アスペリティ２は深さ5km程度より浅く、大きな表面波を励起すると考えられる。そこで、波数積分法(Hisada(1997))を用いて、アスペリティ２によるHRSH06での長周期地震動の再現を試みた。ただし、震源モデルは岩田・関口(2002) 4)を参考に傾斜角やすべり角を見直している。また、地盤モデルは堀内ほか(2001) 5)とJ-SHISに基づき設定した。図6に観測波形と計算結果の比較を示す。対象とした周波数は0.1～10Hzである。Radial成分とUD成分に関して、主要動部の後の長周期地震動が再現できており、これらは表面波の可能性が高いと考えている。
本研究では、池田ほか(2002)2)による震源モデルを用いてEGFによる広帯域地震動の再現を試みた結果、使用されている10/17の余震は深さ8kmであり、深いアスペリティからの短周期地震動の再現性は高いが、浅いアスペリティからの表面波を主体とする長周期地震動の再現ができなかった。一方、比較的浅い10/8の余震を用いた場合、表面波を含む長周期地震動の再現性は高いが、短周期地震動の再現性が低くなることが明らかとなった。今後は、他の観測点、および、震源モデルの背景領域の影響などを含めた計算を実施する予定である。
謝辞
本研究では防災科学技術研究所のK-NETおよびKiK-netの観測波形、F-netのメカニズム解を使用させていただきました。
参考文献
1)防災科学技術研究所 強震観測網(K-NET,KiK-net)：https://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/
2)池田ほか(2002)：日本建築学会構造系論文集、第561巻、p.37-45
3)防災科学技術研究所 広帯域地震観測網(F-net)：https://www.fnet.bosai.go.jp/top.php?LANG=ja
4)岩田・関口(2002)：第11回日本地震工学シンポジウム、pp.125-128
5)堀川ほか(2001)：活断層・古地震研究報告、No. 1、p. 27-40