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[SSS07-P06] 疑似観測波形を用いた南海トラフ地震の近地震源過程解析の試み
キーワード：震源過程解析、南海トラフ
気象庁では、南海トラフ沿いのプレート境界でMW7.0以上の地震が発生したと認識すれば巨大地震への注意・警戒を呼びかける南海トラフ地震臨時情報を速やかに発表することとしている(下山・他, 2021)。このためリアルタイムで伝送される気象庁の地震観測網の記録をもとに南海トラフ沿いの地震すべり域を速やかに把握したい。
地震すべり域を知る手段の1つに近地の地震波形を用いた震源過程解析があるが、現在の観測網の下、南海トラフ沿いのプレート境界でM7程度以上の地震が発生した例がなく、近地震源過程解析で有効な結果が得られるか検証が難しい。
そこで、次の通りプレート境界に昭和東南海地震タイプの地震を模した破壊過程を設定して各観測点での波形を合成し、それを疑似的な観測波形として近地震源過程解析を行い、結果を考察した。
１．破壊過程モデル
南海トラフ沿いでの地震発生シミュレーション(Hirose et al., 2022)の中で昭和東南海地震タイプのものについて、プレート境界面上のシミュレーション用セルの破壊シーケンスから破壊過程を構築した。地震発生シミュレーションでは約13,000個のセルを用いているが疑似観測波形の計算を容易にするため、プレート境界面上に水平方向で約11 km間隔のグリッド約1,300個を配置し、各セルの破壊シーケンスを最寄りのグリッドに再配置することで破壊過程とした。
２．疑似観測波形の構築
OpenSWPC (Maeda et al., 2017)を用いて各グリッドと気象庁の各観測点の間のグリーン関数を計算した。これらを各グリッドの破壊過程に対応して重ね合わせることで各観測点の疑似観測波形を得た。グリーン関数の計算では、3次元構造としてJIVSM (Koketsu et al., 2012)を利用した。
３．震源過程インバージョン
(1) 破壊面としての矩形断層面の設定
破壊開始点を通りCMT解の断層パラメータに沿う平面上に矩形断層を設定する。簡単のため、各グリッドに設定した破壊過程全体から破壊の重心の位置と平均的な走向・傾斜角・すべり角を求め、これをCMT解と同等に扱うこととした。矩形断層上には震源格子を等間隔で配置し、そのうちの1つは破壊開始点に重なる。
(2) インバージョン
各震源格子のすべりの方向はCMT解のすべり角から±45度の範囲内に拘束、またすべり量が滑らかになるような制約を加え、各震源格子でのすべりの時間変化とGreen関数を畳み込んだ合成波形の和と疑似観測波形の差が小さくなるようインバージョンを行う (たとえばIde et al., 1996)。その際、滑らかさのパラメータはABIC最小となるよう選ばれる(Fukahata et al., 2003)。用いる構造が1次元の場合のGreen関数の計算は離散化波数積分法 (Bouchon, 1981)により、また観測点ごとに疑似観測波形及びGreen関数の初動を読み取ってそれら初動時刻を合わせた上でインバージョンを行う。
４．結果
複数例の1次元構造でインバージョン解析を行うとともに、破壊面の設定は変えずに構造にJIVSMの3次元構造を用いた解析も行った。1次元構造では地震すべり域が散在してしまうなど結果が得られなかった。JIVSM（3次元構造）を用いた場合は結果が得られたが、良好とはいえないものであった。
Takemura et al. (2018) は南海トラフの地震のモーメントテンソル(MT)インバージョンで3次元不均質構造を踏まえた解析が必要であることを示している。また、西宮 (2022)も、例えば東北地方太平洋側の地震に比べて南海トラフ沿いのプレート境界の地震の近地震源過程解析では構造不均質の影響が強く、1次元構造を用いるとグリーン関数が適切に求められないため妥当な破壊過程が得られない可能性を指摘した。
今回の結果はこれらと整合する。
地震すべり域を知る手段の1つに近地の地震波形を用いた震源過程解析があるが、現在の観測網の下、南海トラフ沿いのプレート境界でM7程度以上の地震が発生した例がなく、近地震源過程解析で有効な結果が得られるか検証が難しい。
そこで、次の通りプレート境界に昭和東南海地震タイプの地震を模した破壊過程を設定して各観測点での波形を合成し、それを疑似的な観測波形として近地震源過程解析を行い、結果を考察した。
１．破壊過程モデル
南海トラフ沿いでの地震発生シミュレーション(Hirose et al., 2022)の中で昭和東南海地震タイプのものについて、プレート境界面上のシミュレーション用セルの破壊シーケンスから破壊過程を構築した。地震発生シミュレーションでは約13,000個のセルを用いているが疑似観測波形の計算を容易にするため、プレート境界面上に水平方向で約11 km間隔のグリッド約1,300個を配置し、各セルの破壊シーケンスを最寄りのグリッドに再配置することで破壊過程とした。
２．疑似観測波形の構築
OpenSWPC (Maeda et al., 2017)を用いて各グリッドと気象庁の各観測点の間のグリーン関数を計算した。これらを各グリッドの破壊過程に対応して重ね合わせることで各観測点の疑似観測波形を得た。グリーン関数の計算では、3次元構造としてJIVSM (Koketsu et al., 2012)を利用した。
３．震源過程インバージョン
(1) 破壊面としての矩形断層面の設定
破壊開始点を通りCMT解の断層パラメータに沿う平面上に矩形断層を設定する。簡単のため、各グリッドに設定した破壊過程全体から破壊の重心の位置と平均的な走向・傾斜角・すべり角を求め、これをCMT解と同等に扱うこととした。矩形断層上には震源格子を等間隔で配置し、そのうちの1つは破壊開始点に重なる。
(2) インバージョン
各震源格子のすべりの方向はCMT解のすべり角から±45度の範囲内に拘束、またすべり量が滑らかになるような制約を加え、各震源格子でのすべりの時間変化とGreen関数を畳み込んだ合成波形の和と疑似観測波形の差が小さくなるようインバージョンを行う (たとえばIde et al., 1996)。その際、滑らかさのパラメータはABIC最小となるよう選ばれる(Fukahata et al., 2003)。用いる構造が1次元の場合のGreen関数の計算は離散化波数積分法 (Bouchon, 1981)により、また観測点ごとに疑似観測波形及びGreen関数の初動を読み取ってそれら初動時刻を合わせた上でインバージョンを行う。
４．結果
複数例の1次元構造でインバージョン解析を行うとともに、破壊面の設定は変えずに構造にJIVSMの3次元構造を用いた解析も行った。1次元構造では地震すべり域が散在してしまうなど結果が得られなかった。JIVSM（3次元構造）を用いた場合は結果が得られたが、良好とはいえないものであった。
Takemura et al. (2018) は南海トラフの地震のモーメントテンソル(MT)インバージョンで3次元不均質構造を踏まえた解析が必要であることを示している。また、西宮 (2022)も、例えば東北地方太平洋側の地震に比べて南海トラフ沿いのプレート境界の地震の近地震源過程解析では構造不均質の影響が強く、1次元構造を用いるとグリーン関数が適切に求められないため妥当な破壊過程が得られない可能性を指摘した。
今回の結果はこれらと整合する。