11:45 〜 12:00
[SCG72-11] 強震動P,S 相のPGA比に対する距離減衰式
キーワード：地震早期警報、強震動予測、P,S 相のPGA比、距離減衰式、放射影響、2次元減衰
１．始めに
緊急地震速報の利便性は、予測の早さと精度の高さにかかっている。その目的を達成するため気象庁から発信される緊急地震速報に加えるに、評価点に設置したいわゆるオンサイト地震計データを使う方法が提案・実施されている。我々はＰ波を使いＳ波の大きさを予測する方法を追及している。（藤縄ら、2003）。評価点に届いたＰ波の大きさを計測し、主要動（Ｓ波）の強さを,経験的係数（S/P比、α係数）を使い予測するものである。評価点でのα係数は、あらかじめ実測値により作成したデータベースを使うこととしているが、新たに任意の評価点での係数α求める距離減衰式を作成した。
２．方法：
評価点での地震動の強さは、伝搬中の減衰と散乱、評価点の非線形効果を含んだ地盤効果などを勘案した距離減衰式によって記述される。放射効果は断層との相対関係で決まるが、従来平均値（S波の場合は、0.69）が使われてきた。ここでは、個々のサンプル地震の断層パラメータ（発震機構解、方位角、すべり角、射出角）を使う。任意の方向の地震波（P,S）の大きさは、点震源モデルでは解析的に表されており（Aki and Richards, 2002）、それを使う。係数αは、S波がゼロになる方向が特異点となるので、除外・平滑化を導入した。減衰効果は幾何減衰、粘性・散乱減衰の効果に分解され、多くの研究成果がある。ここでは川瀬・松尾（2004）の結果を初期値として採用する。サイト効果は線形近似の範囲で地盤増幅率の大きさで表現されるが、ここでは、防災科研の250ｍメッシュのDBを使う。非線形効果は、藤本・翠川（2006）の結果を使い地盤増幅率、最大速度から算出する。最大速度の算出は、司・翠川（1999）の関係式により求める。このように従来の研究成果で得られているパラメータを初期値とし、残差最小の条件で最適パラメータの第２近似を算出する。
その値を使って理論値の第１近似を、地震区(i)の補正値νiを考慮した第2近似、地震区(i)・サイト(j)に対応する補正εijを施した第3近似を求める。
サンプル地震として、首都圏直下型地震と想定されている東京湾北部地震、多摩直下地震、元禄型関東地震、立川断層地震、東海地震に限定し、推定されている破壊域で起きた地震を抽出した。現時点では、マグニチュード（Mw）が4程度、最大で6.5、最小が3.2,全地震データ数は54である。評価点に近いK-NET観測点でのデータをダウンロードし、P、S相の最大加速度、計測震度相当値、卓越周波数、パラメータ（α）及び、発震機構パラメータを使いα値を算出した。その結果を報告する。
３．結果
求めたα係数は、東京湾北部地震(3.7±1.8)、元禄関東地震(3.5±1.8)で、デフォルト値（3.4)に近く、立川直下地震では6.0±1.7でデフォルト値より大きく、東海地震では5.1±1.1と大きめ、多摩直下地震では2.2±1.5と小さい結果となった。
要因分析の結果、これまで距離減衰式で無視されてきた放射効果が主要ファクターであることが分かった。さらに、従来の散乱減衰として径方向（評価点と震央を結ぶ方向）の成分だけが考慮されてきたが、横方向の減衰効果を考慮しなければ、観測結果を説明できないことが判明した。その横方向の減衰係数QtをS波のQ値Qsの1/nと仮定した。Qｐに関しては、報告されている結果に相当のばらつきがあることから、Qsの1/mとし、n, mを観測と予測の残差が極小となるという条件で求めた。その結果、最適パラメータは、Qso=93, Qpo/Qso＝2/3, S,P波の幾何学的減衰の冪数ns=np=0.69, Qt=Qs/5、という結果となった。
４．結論
実用化に耐える精度（計測震度の数分の１程度）でα係数が予測できる距離減衰式を作成できた。任意の評価点でのα値は、震源パラメータ、発震機構、震源との相対位置の入った理論距離減衰式を使い、１次近似値α１がもとまり、さらに破壊域に対する補正項ν、破壊域と評価点で決まる補正項εを考慮することで、それぞれ、第２近似値α2,α3がえられる。これにより、P波の強さから主要動の強さをより高い精度で推定できることが分かった。
緊急地震速報の利便性は、予測の早さと精度の高さにかかっている。その目的を達成するため気象庁から発信される緊急地震速報に加えるに、評価点に設置したいわゆるオンサイト地震計データを使う方法が提案・実施されている。我々はＰ波を使いＳ波の大きさを予測する方法を追及している。（藤縄ら、2003）。評価点に届いたＰ波の大きさを計測し、主要動（Ｓ波）の強さを,経験的係数（S/P比、α係数）を使い予測するものである。評価点でのα係数は、あらかじめ実測値により作成したデータベースを使うこととしているが、新たに任意の評価点での係数α求める距離減衰式を作成した。
２．方法：
評価点での地震動の強さは、伝搬中の減衰と散乱、評価点の非線形効果を含んだ地盤効果などを勘案した距離減衰式によって記述される。放射効果は断層との相対関係で決まるが、従来平均値（S波の場合は、0.69）が使われてきた。ここでは、個々のサンプル地震の断層パラメータ（発震機構解、方位角、すべり角、射出角）を使う。任意の方向の地震波（P,S）の大きさは、点震源モデルでは解析的に表されており（Aki and Richards, 2002）、それを使う。係数αは、S波がゼロになる方向が特異点となるので、除外・平滑化を導入した。減衰効果は幾何減衰、粘性・散乱減衰の効果に分解され、多くの研究成果がある。ここでは川瀬・松尾（2004）の結果を初期値として採用する。サイト効果は線形近似の範囲で地盤増幅率の大きさで表現されるが、ここでは、防災科研の250ｍメッシュのDBを使う。非線形効果は、藤本・翠川（2006）の結果を使い地盤増幅率、最大速度から算出する。最大速度の算出は、司・翠川（1999）の関係式により求める。このように従来の研究成果で得られているパラメータを初期値とし、残差最小の条件で最適パラメータの第２近似を算出する。
その値を使って理論値の第１近似を、地震区(i)の補正値νiを考慮した第2近似、地震区(i)・サイト(j)に対応する補正εijを施した第3近似を求める。
サンプル地震として、首都圏直下型地震と想定されている東京湾北部地震、多摩直下地震、元禄型関東地震、立川断層地震、東海地震に限定し、推定されている破壊域で起きた地震を抽出した。現時点では、マグニチュード（Mw）が4程度、最大で6.5、最小が3.2,全地震データ数は54である。評価点に近いK-NET観測点でのデータをダウンロードし、P、S相の最大加速度、計測震度相当値、卓越周波数、パラメータ（α）及び、発震機構パラメータを使いα値を算出した。その結果を報告する。
３．結果
求めたα係数は、東京湾北部地震(3.7±1.8)、元禄関東地震(3.5±1.8)で、デフォルト値（3.4)に近く、立川直下地震では6.0±1.7でデフォルト値より大きく、東海地震では5.1±1.1と大きめ、多摩直下地震では2.2±1.5と小さい結果となった。
要因分析の結果、これまで距離減衰式で無視されてきた放射効果が主要ファクターであることが分かった。さらに、従来の散乱減衰として径方向（評価点と震央を結ぶ方向）の成分だけが考慮されてきたが、横方向の減衰効果を考慮しなければ、観測結果を説明できないことが判明した。その横方向の減衰係数QtをS波のQ値Qsの1/nと仮定した。Qｐに関しては、報告されている結果に相当のばらつきがあることから、Qsの1/mとし、n, mを観測と予測の残差が極小となるという条件で求めた。その結果、最適パラメータは、Qso=93, Qpo/Qso＝2/3, S,P波の幾何学的減衰の冪数ns=np=0.69, Qt=Qs/5、という結果となった。
４．結論
実用化に耐える精度（計測震度の数分の１程度）でα係数が予測できる距離減衰式を作成できた。任意の評価点でのα値は、震源パラメータ、発震機構、震源との相対位置の入った理論距離減衰式を使い、１次近似値α１がもとまり、さらに破壊域に対する補正項ν、破壊域と評価点で決まる補正項εを考慮することで、それぞれ、第２近似値α2,α3がえられる。これにより、P波の強さから主要動の強さをより高い精度で推定できることが分かった。