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[SSS09-05] 東北日本を対象とした地震波伝播の数値シミュレーション：震源位置と速度構造が波動場に与える影響
キーワード：波動場、数値シミュレーション、差分法、震源位置、速度構造、東北日本
震源位置と速度構造が波動場に与える影響を詳しく調べるために，東北日本を対象として構造の複雑さが異なる3種類の速度構造モデルでの波動場の変化の様子を，3次元差分法による数値シミュレーションで系統的に調べた。震源は二重深発地震面上面のスラブ内地震を仮定し，観測点は陸域に設置した。陸域観測点からの震央距離によって，震源位置を"near"，"middle"，"far"と区別して，数値シミュレーション波形の比較を行った。差分法による計算は防災科学技術研究所によるGMS（Ground Motion Simulator）によって行った。震央距離の小さい"near"震源の場合，波形は直達波が卓越し，後続波の振幅の非常に小さい単純なものとなった。震央距離がやや大きい"middle"震源の場合，S波は直達波よりやや大きい振幅の後続波を伴った複雑な波形となり，その後にRayleigh波が続く。震央距離が大きい"far"震源の場合，S波の後続波の振幅とRayleigh波の振幅が更に増し，波形が複雑になり，波の継続時間が長くなった。また，震源位置によらず，速度構造が複雑になるほど波動場が複雑になり，後続波の継続時間が増加する傾向が見られた。ただし，"near"震源の場合，後続波の振幅が非常に小さいため，構造による波形の違いは小さかった。計算結果から，震源位置は「震源深さ及び震央距離」と「不連続境界への直達波の入射角」という形で，速度構造は「不連続境界の複雑さ」という形で波動場に影響すると考えられる。観測点から見て震源が近くて深い場合，直達波の不連続境界への入射角が高角になり，反射波等の振幅が非常に小さくなる。また震源が深いので表面波が発達しない。よって波形は直達波が卓越した単純なものになると考えられる。それに対して震源が浅く遠い場合，直達波は不連続境界に低角で入射をするため，全反射またはそれに近い反射が起こり，反射波等の振幅が大きく，直達波の振幅が小さくなる。それに加え，震源が浅く遠いために表面波がよく発達し，波形は複雑なものとなる。速度構造がよりリアルで複雑なものになると，不連続境界の構造が複雑になり，構造に敏感な反射波や表面波がその影響を強く受ける。震源が近くて深い場合，反射波等の振幅が非常に小さいため，構造の違いによる影響は少ないが，震源が浅くて遠い場合は影響が大きく現れる。浅くて遠い地震による地震波を陸域で観測する場合，上記のように速度構造が波動場に与える影響が強くなる。このような状況で波動場の評価を行う場合，速度構造のモデリングを精度良く行うことが重要になる。また，陸域での波形を用いて震源の情報を抽出することが困難になる。震源項を正確に評価するためには，波動場が単純となる高角入射の状況に近付けるべく，震源に近付いた観測を行う必要がある。即ち，海域での観測が重要となることがわかる。