[S17P-07] Probabilistic Tsunami Hazard Assessment along Kuril and Japan trenches: Characterized fault models and Simulation results
はじめに 土肥・他 (2024，JpGU) では、千島海溝沿いおよび日本海溝沿いの地震活動の長期評価 (地震調査委員会, 2017, 2019) に記載されている地震規模及び地震グループを対象として2海域統合確率論的津波ハザード評価 (PTHA) を行った。それに対して、土肥･他 (2024, 本学会) では、長期評価では評価対象としていない地震規模及び地震グループも考慮した2海域統合確率論的津波ハザード評価 (PTHA) を行った。PTHAは、波源断層モデルの構築、津波伝播遡上計算、確率設定及びハザードカーブ解析の4つの要素から構成される。本研究では、長期評価で評価対象とされた地震規模及び地震グループに加え、長期評価では評価対象としていない地震規模及び地震グループも対象に、「特性化波源断層モデル」の具体的な構築手順に焦点を当てるとともに、津波伝播遡上計算の結果も合わせて報告する。なお、ハザードカーブの解析については村田・他 (2024, 本学会) を参照されたい。
特性化波源断層モデルの設定（超巨大地震、プレート間巨大地震） 超巨大地震、プレート間巨大地震の特性化波源断層モデルの設定方法について述べる。まず、沈み込む太平洋プレートの上面に要素断層(約5 km四方)を敷き詰めた。次に、要素断層の集合として特性化波源断層モデルを構築した。特性化波源断層モデルは、「背景領域」、「大すべり域」、「超大すべり域」の3つのすべり領域から構成される。超大すべり域の設定の有無および大すべり域と超大すべり域のすべり量や断層面積は『波源断層を特性化した津波の予測手法 (津波レシピ) 』 (地震調査委員会, 2017) を参考に設定した。既往地震の特徴分析に基づき、巨視的波源断層モデル、大すべり域及び超大すべり域の縦横比（アスペクト比）は2.0とした。一つの巨視的波源断層モデルに対して、数個から数十個の特性化波源断層モデルを構築することで、すべりの不均質性を表現した。
特性化波源断層モデルの設定（津波地震） 長期評価において、津波地震の規模はMt（津波マグニチュード）で表現されている。そのため、津波地震については、断層面積及び断層すべり量は、津波レシピに基づく方法ではなく、断層面積を固定した上で、海岸の最大水位上昇量が阿部 (1999) の式のMtに合うように断層すべり量を設定した。
特性化波源断層モデルの設定（ひとまわり小さいプレート間地震、プレート内地震） ひとまわり小さいプレート間地震の特性化波源断層モデルは、超巨大地震やプレート間巨大地震と同様に、要素断層の集合として構築した。ただし、巨視的波源断層モデルの形状を正方形とし、大すべり域のみを設定した。プレート内地震（沈み込んだプレート内および海溝軸外側の地震）の特性化波源断層モデルは、１枚の矩形断層として設定した。ただし、海溝軸外側の地震については、地震規模が大きい場合（Mw8.7以上）には複数枚の矩形断層の集合として設定した。
地震グループごとの地震規模 各海域における地震グループと地震規模範囲は、以下のとおりである。千島海溝沿いでは、 (1) 超巨大地震 (17世紀型) : Mw8.6～9.2、 (2) 連動型のプレート間巨大地震 : Mw8.0～8.5、 (3) プレート間巨大地震 (十勝沖) : Mw8.0～8.8、 (4) プレート間巨大地震 (根室沖) : Mw7.8～8.7、 (5) プレート間巨大地震 (色丹島沖及び択捉島沖) : Mw7.7～8.9、 (6) 津波地震 : Mt7.8～9.0、 (7) ひとまわり小さいプレート間地震 (十勝沖・根室沖) : Mw7.0～7.8、 (8) ひとまわり小さいプレート間地震 (色丹島沖・択捉島沖) : Mw7.0～7.6、(9) 沈み込んだプレート内のやや浅い地震 : Mw7.0～8.5、 (10) 沈み込んだプレート内のやや深い地震 : Mw7.0～8.4、 (11) 海溝軸外側の地震 : Mw7.0～9.0 を設定した。日本海溝沿いでは、 (1) 超巨大地震 (東北地方太平洋沖型) : Mw8.6～9.2、 (2) 超巨大地震 (その他) : Mw8.6～9.3、 (3) 連動型のプレート間巨大地震 : Mw8.0～8.5、 (4) プレート間巨大地震 (青森県東方沖及び岩手県沖北部) : Mw7.7～8.8、 (5) プレート間巨大地震 (岩手県沖南部) : Mw8.0～8.4、 (6) プレート間巨大地震 (宮城県沖) : Mw7.7～8.6、 (7) プレート間巨大地震 (福島県沖) : Mw8.0～8.3、 (8) プレート間巨大地震 (茨城県沖) : Mw8.0～8.4、(9) プレート間巨大地震 (房総沖) : Mw8.0～8.8、 (10) 津波地震 : Mt7.8～9.0、 (11) ひとまわり小さいプレート間地震 (青森県東方沖及び岩手県沖北部) : Mw7.0～7.6、 (12) ひとまわり小さいプレート間地震 (岩手県沖南部) : Mw7.0～7.8、 (13) ひとまわり小さいプレート間地震 (宮城県沖) : Mw7.0～7.6、 (14) ひとまわり小さいプレート間地震 (福島県沖) : Mw7.0～7.8、 (15) ひとまわり小さいプレート間地震 (茨城県沖) : Mw7.0～7.8、 (16) ひとまわり小さいプレート間地震 (房総沖) : Mw6.8～7.8、 (17) 沈み込んだプレート内のやや浅い地震 : Mw7.0～8.5、 (18) 沈み込んだプレート内のやや深い地震 : Mw7.0～8.4、 (19) 海溝軸外側の地震 : Mw7.0～9.0 の19種類を設定した。このようにして設定した特性化波源断層モデルは、千島海溝沿いで7,674個、日本海溝沿いで7,196個、合計で14,870個となる。
津波伝播遡上計算 震源域から沿岸域までを一括して計算するため、外洋から陸域に近づくほど細かい格子間隔となるように計算領域を細分化し、各計算領域の格子間隔を外洋部から順に1350m、450m、150m、50mで接続した。津波伝播遡上計算の支配方程式を海底摩擦及び移流を考慮した二次元非線形長波理論式とし、Staggered grid, Leap-frog差分法で解いた。境界条件としては、海域では透過境界を、陸域では遡上境界とした。初期水位は、鉛直方向と水平方向の地殻変動成分をOkada（1992）により計算し、Kajiura (1969) の水理フィルターを適用して与えた。発表では、特性化波源断層モデルから生じる、沿岸の最大水位上昇量分布についても紹介する。
謝辞
本研究は防災科研の研究プロジェクト「自然災害のハザード・リスクに関する研究開発」の一環として実施した。
特性化波源断層モデルの設定（超巨大地震、プレート間巨大地震） 超巨大地震、プレート間巨大地震の特性化波源断層モデルの設定方法について述べる。まず、沈み込む太平洋プレートの上面に要素断層(約5 km四方)を敷き詰めた。次に、要素断層の集合として特性化波源断層モデルを構築した。特性化波源断層モデルは、「背景領域」、「大すべり域」、「超大すべり域」の3つのすべり領域から構成される。超大すべり域の設定の有無および大すべり域と超大すべり域のすべり量や断層面積は『波源断層を特性化した津波の予測手法 (津波レシピ) 』 (地震調査委員会, 2017) を参考に設定した。既往地震の特徴分析に基づき、巨視的波源断層モデル、大すべり域及び超大すべり域の縦横比（アスペクト比）は2.0とした。一つの巨視的波源断層モデルに対して、数個から数十個の特性化波源断層モデルを構築することで、すべりの不均質性を表現した。
特性化波源断層モデルの設定（津波地震） 長期評価において、津波地震の規模はMt（津波マグニチュード）で表現されている。そのため、津波地震については、断層面積及び断層すべり量は、津波レシピに基づく方法ではなく、断層面積を固定した上で、海岸の最大水位上昇量が阿部 (1999) の式のMtに合うように断層すべり量を設定した。
特性化波源断層モデルの設定（ひとまわり小さいプレート間地震、プレート内地震） ひとまわり小さいプレート間地震の特性化波源断層モデルは、超巨大地震やプレート間巨大地震と同様に、要素断層の集合として構築した。ただし、巨視的波源断層モデルの形状を正方形とし、大すべり域のみを設定した。プレート内地震（沈み込んだプレート内および海溝軸外側の地震）の特性化波源断層モデルは、１枚の矩形断層として設定した。ただし、海溝軸外側の地震については、地震規模が大きい場合（Mw8.7以上）には複数枚の矩形断層の集合として設定した。
地震グループごとの地震規模 各海域における地震グループと地震規模範囲は、以下のとおりである。千島海溝沿いでは、 (1) 超巨大地震 (17世紀型) : Mw8.6～9.2、 (2) 連動型のプレート間巨大地震 : Mw8.0～8.5、 (3) プレート間巨大地震 (十勝沖) : Mw8.0～8.8、 (4) プレート間巨大地震 (根室沖) : Mw7.8～8.7、 (5) プレート間巨大地震 (色丹島沖及び択捉島沖) : Mw7.7～8.9、 (6) 津波地震 : Mt7.8～9.0、 (7) ひとまわり小さいプレート間地震 (十勝沖・根室沖) : Mw7.0～7.8、 (8) ひとまわり小さいプレート間地震 (色丹島沖・択捉島沖) : Mw7.0～7.6、(9) 沈み込んだプレート内のやや浅い地震 : Mw7.0～8.5、 (10) 沈み込んだプレート内のやや深い地震 : Mw7.0～8.4、 (11) 海溝軸外側の地震 : Mw7.0～9.0 を設定した。日本海溝沿いでは、 (1) 超巨大地震 (東北地方太平洋沖型) : Mw8.6～9.2、 (2) 超巨大地震 (その他) : Mw8.6～9.3、 (3) 連動型のプレート間巨大地震 : Mw8.0～8.5、 (4) プレート間巨大地震 (青森県東方沖及び岩手県沖北部) : Mw7.7～8.8、 (5) プレート間巨大地震 (岩手県沖南部) : Mw8.0～8.4、 (6) プレート間巨大地震 (宮城県沖) : Mw7.7～8.6、 (7) プレート間巨大地震 (福島県沖) : Mw8.0～8.3、 (8) プレート間巨大地震 (茨城県沖) : Mw8.0～8.4、(9) プレート間巨大地震 (房総沖) : Mw8.0～8.8、 (10) 津波地震 : Mt7.8～9.0、 (11) ひとまわり小さいプレート間地震 (青森県東方沖及び岩手県沖北部) : Mw7.0～7.6、 (12) ひとまわり小さいプレート間地震 (岩手県沖南部) : Mw7.0～7.8、 (13) ひとまわり小さいプレート間地震 (宮城県沖) : Mw7.0～7.6、 (14) ひとまわり小さいプレート間地震 (福島県沖) : Mw7.0～7.8、 (15) ひとまわり小さいプレート間地震 (茨城県沖) : Mw7.0～7.8、 (16) ひとまわり小さいプレート間地震 (房総沖) : Mw6.8～7.8、 (17) 沈み込んだプレート内のやや浅い地震 : Mw7.0～8.5、 (18) 沈み込んだプレート内のやや深い地震 : Mw7.0～8.4、 (19) 海溝軸外側の地震 : Mw7.0～9.0 の19種類を設定した。このようにして設定した特性化波源断層モデルは、千島海溝沿いで7,674個、日本海溝沿いで7,196個、合計で14,870個となる。
津波伝播遡上計算 震源域から沿岸域までを一括して計算するため、外洋から陸域に近づくほど細かい格子間隔となるように計算領域を細分化し、各計算領域の格子間隔を外洋部から順に1350m、450m、150m、50mで接続した。津波伝播遡上計算の支配方程式を海底摩擦及び移流を考慮した二次元非線形長波理論式とし、Staggered grid, Leap-frog差分法で解いた。境界条件としては、海域では透過境界を、陸域では遡上境界とした。初期水位は、鉛直方向と水平方向の地殻変動成分をOkada（1992）により計算し、Kajiura (1969) の水理フィルターを適用して与えた。発表では、特性化波源断層モデルから生じる、沿岸の最大水位上昇量分布についても紹介する。
謝辞
本研究は防災科研の研究プロジェクト「自然災害のハザード・リスクに関する研究開発」の一環として実施した。