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[SSS09-P11] ２０２１年・２０２２年福島県沖地震におけるS波放射特性の検討
キーワード：福島県沖地震、S波ラディエーションパターン
2021年2月13日（Mｗ 7.1, 深さ55 km），2022年3月16日（Mｗ 7.4, 深さ57 km）に福島沖のほぼ震源を同一とするM7クラスの地震が発生した．2022年の地震では，東北新幹線の高架橋損傷や脱線事故，建物被害が多く発生した．主要動を構成するS波はこのような構造物の破壊の主な原因であり，S波振幅の空間分布を正確に把握することは重要である．現在，多くの経験的な地震動予測モデルでは水平動のRMS振幅等を用いて構築されており，方位による違いは考慮されていない．しかし，既往研究（e.g., Takemura et al. 2009; 田中 2020）により内陸地殻内の横ずれ断層に対して，S波は低周波数側で理論と同様に4象限型の放射パターンを示すことが指摘されている．本研究では2021・2022年に福島県沖で発生したスラブ内逆断層の地震を対象に，観測されたS波の水平動を分析し，放射特性を検討した．
観測された加速度記録の水平動2成分をRadial（R）成分，Transverse（T）成分に変換し，S波部分20.48 sでフーリエスペクトルを算出した．一例として，FKS003においてS波部分R成分の最大加速度は295 cm/s*s，T成分で272 cm/s*sとほぼ同等であるが，最大速度はR成分で28 ㎝/s，T成分で14㎝/sとR成分が倍であった．同観測点の加速度フーリエスペクトルは，低周波数側（< １ Hz）でR成分がT成分の2～3倍であるのに対し，高周波数側（> 10 Hz）では同等の振幅値で，低周波数側で振幅が異なる．
各観測点で水平動のR，T成分の振幅の違いを確認するため，水平動に対するT成分の振幅比Atを0.1～20 Hz間で周波数毎に算出し（Takemura et al. 2009），これをAki & Richards（2002）による放射係数の理論値に基づき算出した理論Atと比較した．各周波数における観測Atの空間分布は，観測値に関して低周波数側（＜ 2 Hz）では空間的に偏りある分布がみられる一方，高周波数側（> 3 Hz）では空間的な偏りがなくなる．理論Atと観測Atの違いを定量的に評価するため，各周波数と震源距離毎で相関係数を求めた．2022年の地震において震源距離200 ㎞以内で，周波数が高くなるに従い相関が小さくなり，６ Hz以上の高周波数側でほぼ無相関であり，放射パターンは崩壊している．一方，いずれの周波数においても，2021年の地震では2022年の地震と比較して相関が小さく，周波数による相関の変化も少ない．この要因として，芝（2022）の特性化震源モデルによると2021年の地震では２つのSMGA（強震動生成域）が15 ㎞程離れて位置しており，この2つのSMGAの放射特性が影響している可能性がある．2022年地震において，0.1 Hzにおける震源距離ごとの相関係数の変化は，震源距離の増大に伴い相関係数が低下し，300 km以上では無相関となり，放射パターンは震源距離が長いと崩壊していた．
周波数帯域や距離による放射パターンの崩壊の要因には，地殻内の短波長不均質構造における地震波散乱や震源の不均質性の影響が指摘されている（Takemura et al. 2009）が，海溝付近で発生する深いスラブ内地震においては，沈み込み帯周辺等の不均質構造も考慮して検討が必要である．今後，他の福島沖で発生した地震の陸域・海域観測点に対して解析を進めるとともに，3次元の地震動シミュレーションにより放射特性の確認を実施する．
［謝辞］本研究の解析に際しては，防災科学技術研究所の強震観測網K-NET，KiK-netの強震記録を使用させて頂きました．
観測された加速度記録の水平動2成分をRadial（R）成分，Transverse（T）成分に変換し，S波部分20.48 sでフーリエスペクトルを算出した．一例として，FKS003においてS波部分R成分の最大加速度は295 cm/s*s，T成分で272 cm/s*sとほぼ同等であるが，最大速度はR成分で28 ㎝/s，T成分で14㎝/sとR成分が倍であった．同観測点の加速度フーリエスペクトルは，低周波数側（< １ Hz）でR成分がT成分の2～3倍であるのに対し，高周波数側（> 10 Hz）では同等の振幅値で，低周波数側で振幅が異なる．
各観測点で水平動のR，T成分の振幅の違いを確認するため，水平動に対するT成分の振幅比Atを0.1～20 Hz間で周波数毎に算出し（Takemura et al. 2009），これをAki & Richards（2002）による放射係数の理論値に基づき算出した理論Atと比較した．各周波数における観測Atの空間分布は，観測値に関して低周波数側（＜ 2 Hz）では空間的に偏りある分布がみられる一方，高周波数側（> 3 Hz）では空間的な偏りがなくなる．理論Atと観測Atの違いを定量的に評価するため，各周波数と震源距離毎で相関係数を求めた．2022年の地震において震源距離200 ㎞以内で，周波数が高くなるに従い相関が小さくなり，６ Hz以上の高周波数側でほぼ無相関であり，放射パターンは崩壊している．一方，いずれの周波数においても，2021年の地震では2022年の地震と比較して相関が小さく，周波数による相関の変化も少ない．この要因として，芝（2022）の特性化震源モデルによると2021年の地震では２つのSMGA（強震動生成域）が15 ㎞程離れて位置しており，この2つのSMGAの放射特性が影響している可能性がある．2022年地震において，0.1 Hzにおける震源距離ごとの相関係数の変化は，震源距離の増大に伴い相関係数が低下し，300 km以上では無相関となり，放射パターンは震源距離が長いと崩壊していた．
周波数帯域や距離による放射パターンの崩壊の要因には，地殻内の短波長不均質構造における地震波散乱や震源の不均質性の影響が指摘されている（Takemura et al. 2009）が，海溝付近で発生する深いスラブ内地震においては，沈み込み帯周辺等の不均質構造も考慮して検討が必要である．今後，他の福島沖で発生した地震の陸域・海域観測点に対して解析を進めるとともに，3次元の地震動シミュレーションにより放射特性の確認を実施する．
［謝辞］本研究の解析に際しては，防災科学技術研究所の強震観測網K-NET，KiK-netの強震記録を使用させて頂きました．