9:45 AM - 10:00 AM
[S16-02] Cluster analysis of site amplification characteristics along Route 9 estimated by the distributed acoustic sensing (DAS).
分散型音響計測 (DAS) は，近年地震学の分野で注目が高まっている光ファイバーケーブルを用いた地震動観測手法である．DASには，全長数10 kmの測線に沿って 5-10 m 間隔で稠密に振動観測できること，レーザー光を入射してその後方散乱波を解析する装置を既存の通信用光ファイバーケーブルに接続することにより比較的容易に計測可能であること，等の利点があり，これにより低コストで従来よりも空間的に稠密な地震動の計測が可能となる．先行研究では，京都府内の国道9号線沿いに敷設された光ファイバーケーブルを使用したDAS観測（宮澤・他，2022）に基づき，自然地震の直達S波振幅から観測域の平均に対する相対的なサイト増幅特性の空間分布を求めた（熊木・他，2022）．本研究では，先行研究の結果よりも周波数帯を細かく分割し解析を行い、さらにその結果を用いてクラスター分析を行ったので，その結果について報告する．
京都駅前の京都国道事務所から丹波IC辺りまでの国道9号に沿った長さ約50 kmの区間にわたり約5m間隔でケーブルに沿った軸ひずみ速度1成分を計測した．観測期間は2021年8月23日から同9月24日までの33日間,サンプリング周波数は500 Hzである．期間中に発生したマグニチュード 2.5から4.9の6個の自然地震を解析に使用した．解析対象の地震としては，レコードセクション上で地震波を確認でき，震源距離と輻射パターンによる影響を低減するため，測線から80から120 km程度離れたイベントを選んだ．震源は主に京都府大阪府境界付近，和歌山付近に分布している．国道9号は交通量が多く，夜間でも自動車による振動が含まれるが，解析対象地震を絞り，複数の地震記録を用いることで，その影響を軽減させる．
具体的な解析手順は次のとおりである．各場所のひずみ速度記録に0.1-1, 1-√2, √2-2, 2-2√2, 2√2-4, 4-4√2, 4√2-8, 8-8√2, 8√2-16 Hzのバンドパスフィルターを適用する．理論走時を基に，各周波数帯域において，S波初動の到達時の1秒前から5秒間のRMS値を計算する．測線区間の全チャンネルの平均値が1になるようにRMS値を規格化し，メジアンフィルタを9点ごとにかけ測線に沿った空間方向に平滑化を行った後，6個の地震の規格化RMS値の平均値を計算する．各チャンネル（観測点）で得られた9つの周波数帯域のRMS値を特徴量とするk平均法を用いたクラスタリングにより，9313点の観測点を分類し周波数特性を抽出する．その際，クラスター数は3から7つを試し，6つが最適として選択した．
クラスター分析により得られた６つのクラスターの特徴は次のとおりである．クラスター1は，RMS値が0.1から0.6と小さく，2-2√2 Hz帯域で最小値をとる．クラスター2は，RMS値が0.5から1.5に分布し，4√2-8 Hz帯域以上の高周波数でやや卓越する．クラスター3は，RMS値が0.9から2に分布し，2√2-4 Hz 帯域で最大値をとる．クラスター4は， RMS値が1から5に分布し，2√2-4 Hz 以下の帯域で卓越する．クラスター5は, RMS値が0.8から3周辺に分布し，4√2-8 Hz 帯域で最大値をとる．クラスター6は,RMS値が全周波数帯域で3以上に分布する．図１は結果の可視化のために， PCAにより2次元に次元削減を行い各チャンネルの値をクラスターごとに色分けしプロットしたものである．クラスター1とクラスター2には，それぞれ4797点，2446点のチャンネルが属しており，測線全体を通して分布していたが，測線北西部である京丹波町周辺ではこれらのクラスターのみが主にみられた．これは京丹波町周辺の測線が山地を通っており，地質や地形の特性が反映されていると考えられる．クラスター3は1141点のチャンネルから成り，測線全体に広く分布していた．また，クラスター4とクラスター5はそれぞれ399点と463点のチャンネルから構成され，亀岡盆地内に集中して分布していた．どちらも全周波数帯域でRMS値が比較的大きく，高周波数側にRMS値が卓越する箇所があるといった特徴がみられる．クラスター6は67点のチャンネルが属しており，京都市西大橋上のチャンネルが主に属していた．西大橋は揺れやすく，全周波数帯域で大きなRMS値であったため，他とは異なるクラスターに分類されたと考えられる．今後は各クラスターに対する考察をさらに深め，この地域のサイト増幅メカニズムの理解につなげていく必要がある．
謝辞
本研究は，京都大学防災研究所拠点研究（一般推進），及びJSPS科研費JP21K18748の助成を受けました．光ファイバー通信ケーブルは，京都大学防災研究所と近畿地方整備局京都国道事務所との間で締結した覚書に基づき，京都国道事務所より借用しました．ここに記して感謝いたします．
京都駅前の京都国道事務所から丹波IC辺りまでの国道9号に沿った長さ約50 kmの区間にわたり約5m間隔でケーブルに沿った軸ひずみ速度1成分を計測した．観測期間は2021年8月23日から同9月24日までの33日間,サンプリング周波数は500 Hzである．期間中に発生したマグニチュード 2.5から4.9の6個の自然地震を解析に使用した．解析対象の地震としては，レコードセクション上で地震波を確認でき，震源距離と輻射パターンによる影響を低減するため，測線から80から120 km程度離れたイベントを選んだ．震源は主に京都府大阪府境界付近，和歌山付近に分布している．国道9号は交通量が多く，夜間でも自動車による振動が含まれるが，解析対象地震を絞り，複数の地震記録を用いることで，その影響を軽減させる．
具体的な解析手順は次のとおりである．各場所のひずみ速度記録に0.1-1, 1-√2, √2-2, 2-2√2, 2√2-4, 4-4√2, 4√2-8, 8-8√2, 8√2-16 Hzのバンドパスフィルターを適用する．理論走時を基に，各周波数帯域において，S波初動の到達時の1秒前から5秒間のRMS値を計算する．測線区間の全チャンネルの平均値が1になるようにRMS値を規格化し，メジアンフィルタを9点ごとにかけ測線に沿った空間方向に平滑化を行った後，6個の地震の規格化RMS値の平均値を計算する．各チャンネル（観測点）で得られた9つの周波数帯域のRMS値を特徴量とするk平均法を用いたクラスタリングにより，9313点の観測点を分類し周波数特性を抽出する．その際，クラスター数は3から7つを試し，6つが最適として選択した．
クラスター分析により得られた６つのクラスターの特徴は次のとおりである．クラスター1は，RMS値が0.1から0.6と小さく，2-2√2 Hz帯域で最小値をとる．クラスター2は，RMS値が0.5から1.5に分布し，4√2-8 Hz帯域以上の高周波数でやや卓越する．クラスター3は，RMS値が0.9から2に分布し，2√2-4 Hz 帯域で最大値をとる．クラスター4は， RMS値が1から5に分布し，2√2-4 Hz 以下の帯域で卓越する．クラスター5は, RMS値が0.8から3周辺に分布し，4√2-8 Hz 帯域で最大値をとる．クラスター6は,RMS値が全周波数帯域で3以上に分布する．図１は結果の可視化のために， PCAにより2次元に次元削減を行い各チャンネルの値をクラスターごとに色分けしプロットしたものである．クラスター1とクラスター2には，それぞれ4797点，2446点のチャンネルが属しており，測線全体を通して分布していたが，測線北西部である京丹波町周辺ではこれらのクラスターのみが主にみられた．これは京丹波町周辺の測線が山地を通っており，地質や地形の特性が反映されていると考えられる．クラスター3は1141点のチャンネルから成り，測線全体に広く分布していた．また，クラスター4とクラスター5はそれぞれ399点と463点のチャンネルから構成され，亀岡盆地内に集中して分布していた．どちらも全周波数帯域でRMS値が比較的大きく，高周波数側にRMS値が卓越する箇所があるといった特徴がみられる．クラスター6は67点のチャンネルが属しており，京都市西大橋上のチャンネルが主に属していた．西大橋は揺れやすく，全周波数帯域で大きなRMS値であったため，他とは異なるクラスターに分類されたと考えられる．今後は各クラスターに対する考察をさらに深め，この地域のサイト増幅メカニズムの理解につなげていく必要がある．
謝辞
本研究は，京都大学防災研究所拠点研究（一般推進），及びJSPS科研費JP21K18748の助成を受けました．光ファイバー通信ケーブルは，京都大学防災研究所と近畿地方整備局京都国道事務所との間で締結した覚書に基づき，京都国道事務所より借用しました．ここに記して感謝いたします．