[S-TT41] 地震観測・処理システム

[STT41-02] hypoTDを用いた緊急地震速報システムの高度化

*堀内 茂木¹、山田 真澄⁴、吉田 稔²、平山 義治²、山手 勉²、佐藤 優子¹、藤原 広行³ (1.株式会社ホームサイスモメータ、2.白山工業株式会社、3.防災科学技術研究所、4.京都大学防災研究所)

キーワード：hypoTD、緊急地震速報、震源決定、登録したテンプレート地震

１．　はじめに　緊急地震速報では、数点のP波到着時刻データのみを用いて震源決定する必要があり、速度構造の不均質性の影響で、震源位置が大きくずれる場合がある。Horiuchi et al. (2025)によるhypoTDは、多数のテンプレート地震を登録し、複数のテンプレート地震と相対震源決定を行う方法であり、相対震源決定を行っていることから、不均質性の影響を取り除くことができる。本報告では、緊急地震速報のための震源決定に、hypoTDを用いることで、震源決定が高精度するか検討した。また、テンプレート地震の波形を、グリーン関数として用いて、P波初動のデータからマグニチュードと震度を推定する方法についても述べる予定である。
２．データ　解析には、2019年から2024年の期間に、日本列島全域で発生したマグニチュード４以上のP波到着時刻データを用いた。到着時刻データは、気象庁一元化震源による読み取りをダウンロードして用いた。震源決定では、最も近い観測点のP波到着時刻から、３秒以内のP波到着時刻データを用いた。３秒間のデータに、４観測点以上が含まれていない場合は用いなかった。マグニチュード４以上の地震は2178個で、３秒以内に４点以上の観測点を含む地震は、1689個である。これらの震源には、300km以深の深発地震や、観測網から離れた海域の地震も含まれている。テンプレート地震として登録した地震は、Horiuchi et al. (2025)による２２万個で、日本列島全域に分布している。テンプレート地震毎に、震源パラメータと、震源に近い10観測点の、観測点コードと、Ｐ波到着時刻をメモリーに格納して用いた。
３．震源決定方法　hypoTDによる震源決定では、初期震源を決定し、初期震源近傍に位置するテンプレート地震を選ぶ必要がある。そこで、メモリーに格納したテンプレート地震のデータを用いて、最も類似した特徴を持つテンプレート地震を選ぶことにより、初期震源の決定を行った。具体的方法は以下である。
１）同じ観測点を４点以上含むテンプレート地震を選び（最大1,000個）。
２）１）で選ばれたテンプレート地震について、同一観測点のP波到着時間差をデータとし、発震時刻の差を未知数する最小二乗法で、観測値と理論値との差の残差平方和（RMS）を計算する。
３）同一観測点で観測されなかった地震で、到着時刻が早い観測点が存在する場合は、時間差に応じた値をRMSに加える。
４）RMSが最小となるテンプレート地震の震源を初期震源とする。
初期震源決定後、hypoTDを用いた震源決定を行った。hypoTDによる解が不安定で、解が求められない場合は、初期震源を震源とするようにした。
４．結果　気象庁一元化震源と、P波３秒間のデータを用いて決定された震源との水平方向の違いの積算頻度分布を作成し、その比較から、解析方法の違いによる震源決定精度を調べた（図１）。比較を行った震源決定法は以下の４種類である。１）通常の方法による震源決定（黒）、２）hypoTDによる震源決定（赤）、３）震源リストの隣り合う２個の地震を、最も近い観測点のP波到着時刻が一致するように発生させ、両者の到着時刻データに、hypoTDを適用して、２個の地震の震源決定(青)、４）hypoTDの初期震源、即ち、震源決定の計算を行わないで、テンプレート地震との類似性から推定した震源（橙）
図が示すように、通常の震源決定では、10%の地震が誤差40km以上になっているが、hypoTDでは、それが10km になっている。２個の地震が同時発生する場合の影響も軽微である。また、テンプレート地震から、類似した地震を選ぶだけで、従来の震源決定方法以上に信頼性の高い震源推定が行える。
本研究では、気象庁、防災科学技術研究所、多くの大学や、研究所による観測データを使わせて頂いた。記して感謝します。