S09P

[S09P-10] Realtime monitoring of seismicity anomaly around Japan using the ETAS model

*Tomoaki Nishikawa¹, Takuya Nishimura¹ (1. Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University)

異常な地震活動を検出し、モニタリングすることは地震活動を支配する物理を理解する上で重要である。2011年東北地方太平洋沖地震や2014年チリ・イキケ地震の数週間前には、通常の本震-余震系列とは異なる群発的な地震活動が観測された(Kato et al., 2012; Kato et al., 2016)。このことから、異常地震活動のモニタリングは大地震の予測精度の向上にも役立つことが期待される。そこで、本研究はEpidemic-type aftershock-sequence (ETAS)モデル（Ogata, 1988）を用い、地震活動の異常性をモニタリングするシステムを構築した。また、このシステムを2019年4月から現在(2019年7月)まで継続的に運用することで、地震活動の異常性をリアルタイムでモニタリングした。

ETASモデルは、地震発生レートを定常背景レートと余震の大森・宇津公式の重ね合わせで表現するモデルである。本研究は、ETASモデルから予測される地震発生数と実際に観測された地震発生数を比較することで地震活動の異常性を評価する。本研究では、日本周辺の５つの海溝（日本海溝、千島海溝、南海トラフ、琉球海溝、伊豆海溝）における地震活動を解析の対象とし、これらの海溝を全11個の解析領域に分割した。例えば、日本海溝は茨城沖、宮城沖、三陸沖の３領域に、南海トラフは東海・東南海、南海の２領域に分割した。これらの11領域に加え、2016年熊本地震震源域周辺、2019年山形県沖の地震震源域周辺の2領域も解析した。

まず、各解析領域内で過去（日本海溝では過去1年間、日本海溝以外の海溝では過去3年間、熊本、山形県沖では過去20年間）に発生したM_j3以上の地震を気象庁一元化カタログと最近の地震活動（速報値）から抽出し、ETASモデルの5つのパラメタを推定する。次に各領域内でETASモデルから予測される地震発生数（変換時間）を計算する。最後に実際に観測された地震発生数と予測される地震発生数を比較し、ETASモデルに従わない地震系列を異常な活発化として検出する。具体的な手順は以下の通りである。

1. 活発化か否かの判定の対象となる地震（判定対象地震）を1つ決める。
2. 判定対象地震から20個前までの地震に対して、その地震から判定対象地震発生時刻までの期間内にETASモデルによって実現される地震発生数の確率分布を計算する。
3. その期間内に実際に観測された地震発生数以上の地震発生数がETASモデルによって実現される確率を2の確率分布から計算する。
4. 2と3の計算を判定対象地震から20個前までの地震全てに繰り返す。
5. 計算された20個の確率のうち最も小さいものを判定対象地震に割りあてる。 この確率が0.1%未満であったとき対象地震は異常な活発化であると判定する。 1-5の手順を領域内の全ての地震に繰り返す。

以上の解析の結果、2018年6月の房総沖スロースリップに伴う群発地震活動や、2018年9月、10月の沖縄本島沖の群発地震活動、2019年3月の日向灘のM_j5.4のダブレットなどを顕著な活発化として検出した。また、本システムを2019年4月から現在(2019年7月)まで継続的に運用し、2019年6月に熊本県芦北町でM_j3クラスの群発地震活動をリアルタイムで検出した。これらの結果はWebページ上で公開され、毎日更新されている(https://sites.google.com/site/tomoakinishikawahomepage/home/今日の地震活動)。

また、上記の解析を過去のいくつかの大地震の前震活動に適用し、本システムが前震活動を異常な活発化として検出できるか調べた。その結果、1982年M_j7.0茨城県沖地震、2008年M_j7.0茨城県沖地震、1996年10月M_j6.9日向灘の地震、2016年M_j7.3熊本地震の前震活動を活発化として検出した。一方、2011年東北地方太平洋沖地震の3月6日以前の前震活動は活発化の基準（0.1%未満）を満たしはしなかったものの、ETASモデルで実現できる確率が0.15%であり比較的異常な活動であった。今後、本システムを継続的に運用することで、同様の前震活動をリアルタイムで検出できるかもしれない。