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[SSS12-05] 距離減衰式のサイト項の比較に基づくS-net観測点の揺れやすさの特徴とK-NET・KiK-net観測点との違い
キーワード：海底地震動、S-net、最大速度、地盤増幅、上下水平PGV比
近年、海底観測網（例えばS-net）の運用が開始されたことにより、プレートの沈み込み帯で発生する地震の震源近傍の強震記録を得られるようになった。
海底観測記録について、既往研究では長周期の水平動の増幅が陸地と比べて大きく、短周期の上下動が小さいなど陸域と異なる特徴があることが知られている（Boore and Smith, 1999, Dhakal et al., 2022, 2023）。よって、海底観測記録を用いて震源近傍の特性を把握するためには、海底地震動固有の特性をあらかじめ把握することが重要であると考えられる。
本研究では、水平動、上下動の最大速度を対象に、S-netの海底観測記録と、K-NET、KiK-netの記録を用いて距離減衰式を作成し、陸域と海域のサイト項の違いやS-netの埋設地点と非埋設地点のサイト項の違いについて、水平動と上下動、堆積層の厚さや水深の観点から分類し検討した。
データセットには、2016年8月15日～2022年3月16日に発生したMw（F-netカタログ値）5.5以上のプレート境界・スラブ内地震の計60地震の強震記録を用いる。使用する記録の距離範囲は、震源距離がMw7.0以上では300km以内、Mw7.0未満では200km以内とした。
S-netの加速度計記録はTakagi et al. (2019)に基づき傾き角、回転角を補正した。地震前後の傾き角または回転角（Takage et al., 2019）の変動が1度以上のS-net記録、使用可能なS-net記録が3記録未満の地震は除外した。いずれの観測網においても、観測点ごとの地震数が3地震未満の観測点は除外した。加速度波形に0.2～10Hzのバンドパスフィルタをかけ、積分して求めた速度波形の最大振幅をPGVとする。S-netの観測記録に見られる機器特性と思われる振動特性(以降、N-shape（Sawazaki and Nakamura., 2020）と呼ぶ)の影響を考慮して、S-netの水平PGVはX成分とY成分を独立に扱う。K-NET、KiK-netは水平2成分の幾何平均を水平PGVとした。
距離減衰式の関数形は司・翠川（1999）を参考に下式を設定した。
logPGVi,j=bi-log(Xsh+0.0075・100.5Mw)-kst.Xsh+Gj
ここで、iは地震、jは観測点、biは震源項、Xshは断層最短距離、kst.は非弾性減衰、Gjはサイト係数を表す。非弾性減衰kst.は観測点により2つの場合に分類した。S-net地点までの経路（海域のみ）に対する係数と、K-NET、KiK-net地点までの経路（陸域+海域）に対する係数を分けて設定した。サイト項Gjの拘束条件として、KiK-net河北を基準観測点とし、水平動にはVs=700m/sからの理論増幅率（山口・翠川, 2011）を、上下動には水平動の理論増幅率に基準観測点の観測PGVのV/H比をかけた値を与えた。
回帰した震源項、減衰項は既往研究の司・翠川(1999)と大きな違いは見られなかった。以降、サイト項に着目して、その特徴について述べる。
陸域の水平動のサイト項は、背弧側の値が前弧側に比べて小さい傾向が見られた（添付図(a)）。これは、火山フロント直下の高減衰帯により地震動の振幅が小さくなった影響がサイト項に現れたためと考えられる。水平動のサイト項はJ-SHIS深部地盤モデルのVs1400m/s以下の層厚(以降、D1400と呼ぶ)との相関が見られ、Morikawa and Fujiwara(2013)のサイト項と定性的に対応している（添付図(a)）。上下動のサイト項についても、背弧側が前弧側に比べて小さく、D1400との相関が見られた（添付図(b)）。
S-netの記録において、N-shapeの影響は10Hz以下のX成分には見られない（Dhakal et al., 2023）ことから、水平成分のサイト項はX成分のみを示す。水平動のサイト項はD1400との相関が見られ（添付図(a)）、上下動のサイト項はD1400との相関が弱い（添付図(b)）。非埋設地点のサイト項は、水平動、上下動ともにD1400が同程度の埋設地点とくらべて顕著に大きい（添付図(a), (b)）。サイト項と水深の関係を見ると、水平動、上下動ともに水深との相関が見られる（添付図(c)）。非埋設地点のサイト項がD1400が同程度の埋設地点より大きいのは、非埋設地点の水深が埋設地点より深いためと考えられる。
上下動が水平動より小さくなる傾向は陸域と海域ともに見られるが、水平動に対する上下動の比率は陸域と海域で異なっているように見える。そこで、観測PGVのV/H比の頻度分布を比較すると、海域観測記録のV/H比は陸域と比べて明らかに小さい（添付図(d)）。海底面で上下動が小さくなる原因の一つとして、海域では海水層を伝播するP波との干渉が起こることが考えられる（Boore and Smith, 1999）。海底面の地震動に対する海水層の影響については現在検討中である。
謝辞
防災科学技術研究所のK-NET、KiK-net、S-netの地震観測記録、F-netのメカニズム解、J-SHISの深部地盤データを使用しました。ここに記して謝意を表します。
海底観測記録について、既往研究では長周期の水平動の増幅が陸地と比べて大きく、短周期の上下動が小さいなど陸域と異なる特徴があることが知られている（Boore and Smith, 1999, Dhakal et al., 2022, 2023）。よって、海底観測記録を用いて震源近傍の特性を把握するためには、海底地震動固有の特性をあらかじめ把握することが重要であると考えられる。
本研究では、水平動、上下動の最大速度を対象に、S-netの海底観測記録と、K-NET、KiK-netの記録を用いて距離減衰式を作成し、陸域と海域のサイト項の違いやS-netの埋設地点と非埋設地点のサイト項の違いについて、水平動と上下動、堆積層の厚さや水深の観点から分類し検討した。
データセットには、2016年8月15日～2022年3月16日に発生したMw（F-netカタログ値）5.5以上のプレート境界・スラブ内地震の計60地震の強震記録を用いる。使用する記録の距離範囲は、震源距離がMw7.0以上では300km以内、Mw7.0未満では200km以内とした。
S-netの加速度計記録はTakagi et al. (2019)に基づき傾き角、回転角を補正した。地震前後の傾き角または回転角（Takage et al., 2019）の変動が1度以上のS-net記録、使用可能なS-net記録が3記録未満の地震は除外した。いずれの観測網においても、観測点ごとの地震数が3地震未満の観測点は除外した。加速度波形に0.2～10Hzのバンドパスフィルタをかけ、積分して求めた速度波形の最大振幅をPGVとする。S-netの観測記録に見られる機器特性と思われる振動特性(以降、N-shape（Sawazaki and Nakamura., 2020）と呼ぶ)の影響を考慮して、S-netの水平PGVはX成分とY成分を独立に扱う。K-NET、KiK-netは水平2成分の幾何平均を水平PGVとした。
距離減衰式の関数形は司・翠川（1999）を参考に下式を設定した。
logPGVi,j=bi-log(Xsh+0.0075・100.5Mw)-kst.Xsh+Gj
ここで、iは地震、jは観測点、biは震源項、Xshは断層最短距離、kst.は非弾性減衰、Gjはサイト係数を表す。非弾性減衰kst.は観測点により2つの場合に分類した。S-net地点までの経路（海域のみ）に対する係数と、K-NET、KiK-net地点までの経路（陸域+海域）に対する係数を分けて設定した。サイト項Gjの拘束条件として、KiK-net河北を基準観測点とし、水平動にはVs=700m/sからの理論増幅率（山口・翠川, 2011）を、上下動には水平動の理論増幅率に基準観測点の観測PGVのV/H比をかけた値を与えた。
回帰した震源項、減衰項は既往研究の司・翠川(1999)と大きな違いは見られなかった。以降、サイト項に着目して、その特徴について述べる。
陸域の水平動のサイト項は、背弧側の値が前弧側に比べて小さい傾向が見られた（添付図(a)）。これは、火山フロント直下の高減衰帯により地震動の振幅が小さくなった影響がサイト項に現れたためと考えられる。水平動のサイト項はJ-SHIS深部地盤モデルのVs1400m/s以下の層厚(以降、D1400と呼ぶ)との相関が見られ、Morikawa and Fujiwara(2013)のサイト項と定性的に対応している（添付図(a)）。上下動のサイト項についても、背弧側が前弧側に比べて小さく、D1400との相関が見られた（添付図(b)）。
S-netの記録において、N-shapeの影響は10Hz以下のX成分には見られない（Dhakal et al., 2023）ことから、水平成分のサイト項はX成分のみを示す。水平動のサイト項はD1400との相関が見られ（添付図(a)）、上下動のサイト項はD1400との相関が弱い（添付図(b)）。非埋設地点のサイト項は、水平動、上下動ともにD1400が同程度の埋設地点とくらべて顕著に大きい（添付図(a), (b)）。サイト項と水深の関係を見ると、水平動、上下動ともに水深との相関が見られる（添付図(c)）。非埋設地点のサイト項がD1400が同程度の埋設地点より大きいのは、非埋設地点の水深が埋設地点より深いためと考えられる。
上下動が水平動より小さくなる傾向は陸域と海域ともに見られるが、水平動に対する上下動の比率は陸域と海域で異なっているように見える。そこで、観測PGVのV/H比の頻度分布を比較すると、海域観測記録のV/H比は陸域と比べて明らかに小さい（添付図(d)）。海底面で上下動が小さくなる原因の一つとして、海域では海水層を伝播するP波との干渉が起こることが考えられる（Boore and Smith, 1999）。海底面の地震動に対する海水層の影響については現在検討中である。
謝辞
防災科学技術研究所のK-NET、KiK-net、S-netの地震観測記録、F-netのメカニズム解、J-SHISの深部地盤データを使用しました。ここに記して謝意を表します。