3:30 PM - 5:00 PM
[S15P-01] Estimation of Strong Ground Motion Attenuation Characteristics of earthquakes around Fukushima Prefecture based on Block Inversion analysis using S-net data
1．はじめに
福島県沖で発生する海溝型地震の距離減衰特性は，例えば筧 (2015) や池浦 (2020) で議論されているように，プレート内部の地震波伝播の影響や低減衰領域の通過の影響等で特徴づけられている．2016年のS-netの観測開始以降，観測記録が蓄積されつつあり，海域での距離減衰特性や，震源特性のより高精度な推定に資するものと考えられる．本検討では，S-net，K-NET，KiK-net記録を用いたブロックインバージョン解析により福島県周辺で発生する地震の距離減衰特性を推定した．
2．データセット
福島県沖で発生した地震は，S-netとK-NET，KiK-netで同時に観測された地震を対象とした．対象期間はS-netの観測開始から2021年3月31日まで，MJ 5.0以上，震源深さ100 km以下の地震を収集した．S-netの観測開始前ではあるが，福島県周辺の陸域で発生した内陸地殻内地震も収集した．内陸地殻内地震は，震源距離100 km，プレート間地震とプレート内地震は，震源距離200 kmまでの記録を収集した．地盤の非線形化の影響を避けるため，K-NETとS-netは100 cm/s2以下の記録を用い，KiK-netは地中記録を用いた．S-netの観測記録は，Takagi et al. (2019) の姿勢角情報を基に回転補正を行った．地震による揺れの途中で加速度波形にオフセット変化を生じさせるような強震動を受けた観測点では，姿勢角に変化が生じたと判断して，それ以後に発生した地震の記録は用いないこととした．対象地震と観測点の分布を図1に示す．
3．解析手法
友澤ほか (2020) を参照して深さ方向と水平方向のQ値の不均質性を考慮したブロックインバージョン解析を行った．伝播経路特性は，深さ方向を大陸地殻，マントル，太平洋プレートの3層でモデル化し，各層の水平方向の不均質性を考慮してモデル化した．震源と観測点を結ぶ断面で2次元レイトレースを行って，各層の伝播距離を評価した．地震本部 (2012) を参照して各層の境界は第17層のマントル，第21層の海洋性地殻第2層（太平洋プレート）の上面深度を用いた．S波速度はそれぞれ3.4 km/s，4.5 km/s，4.6 km/sとした．レイトレースの例を図2に示す．本手法はブロックの統合と分割を行い，領域分割の再設定をしながらブロックインバージョンを繰り返し実行し，最適な領域分割を推定する．本検討では，最小ブロックサイズを0.4°×0.4°，各ブロックが満たすべき有意水準を5%とした．なお，本検討では伝播経路特性のみに着目し，震源特性とサイト特性については議論しない．
4．解析結果
推定した不均質減衰構造を図3に示す．大陸地殻の不均質減衰構造は，海域も含めて概ね均質なQ値が広がっており，活火山周辺が相対的にlow-Qの領域が推定された．マントルの不均質減衰構造は，対象領域の西側でlow-Qが推定された．ただし，本検討で用いた観測記録は，活火山直下よりも海溝軸側のマントル部分を伝播する波線が支配的である．太平洋プレートは水平方向の不均質性を推定する自由度を与えて解析したが，最終的には一様な領域分割が推定された．推定した不均質減衰構造を用いて，福島県沖で発生する深さ30 kmのプレート間地震と，深さ50 kmのプレート内地震を想定し，地震基盤面上での地震動振幅の面的評価を行った結果を図4に示す．図4に矩形で示した領域の距離減衰特性を図5に示す．なお，震源特性は基準化しているため，距離減衰特性の傾きのみに着目すると，傾きはプレート内地震＞プレート間地震であり，観測記録の特徴と整合する．
謝辞
防災科学技術研究所K-NET，KiK-net，S-netの観測記録を活用させていただきました．記して感謝します．
参考文献
筧楽麿 (2015), 神戸大学都市安全研究センター研究報告. 池浦 (2020) , 日本地震工学会論文集, 第20巻, 第7号. Takagi et al. (2019), Seismological Research Letters, Vol. 90, No. 6. 友澤裕介, 加藤研一, 塩田哲生 (2020), 日本地震工学会論文集, 第20巻, 第7号. 地震調査研究推進本部 (2012), 長周期地震動予測地図2012年試作版.
福島県沖で発生する海溝型地震の距離減衰特性は，例えば筧 (2015) や池浦 (2020) で議論されているように，プレート内部の地震波伝播の影響や低減衰領域の通過の影響等で特徴づけられている．2016年のS-netの観測開始以降，観測記録が蓄積されつつあり，海域での距離減衰特性や，震源特性のより高精度な推定に資するものと考えられる．本検討では，S-net，K-NET，KiK-net記録を用いたブロックインバージョン解析により福島県周辺で発生する地震の距離減衰特性を推定した．
2．データセット
福島県沖で発生した地震は，S-netとK-NET，KiK-netで同時に観測された地震を対象とした．対象期間はS-netの観測開始から2021年3月31日まで，MJ 5.0以上，震源深さ100 km以下の地震を収集した．S-netの観測開始前ではあるが，福島県周辺の陸域で発生した内陸地殻内地震も収集した．内陸地殻内地震は，震源距離100 km，プレート間地震とプレート内地震は，震源距離200 kmまでの記録を収集した．地盤の非線形化の影響を避けるため，K-NETとS-netは100 cm/s2以下の記録を用い，KiK-netは地中記録を用いた．S-netの観測記録は，Takagi et al. (2019) の姿勢角情報を基に回転補正を行った．地震による揺れの途中で加速度波形にオフセット変化を生じさせるような強震動を受けた観測点では，姿勢角に変化が生じたと判断して，それ以後に発生した地震の記録は用いないこととした．対象地震と観測点の分布を図1に示す．
3．解析手法
友澤ほか (2020) を参照して深さ方向と水平方向のQ値の不均質性を考慮したブロックインバージョン解析を行った．伝播経路特性は，深さ方向を大陸地殻，マントル，太平洋プレートの3層でモデル化し，各層の水平方向の不均質性を考慮してモデル化した．震源と観測点を結ぶ断面で2次元レイトレースを行って，各層の伝播距離を評価した．地震本部 (2012) を参照して各層の境界は第17層のマントル，第21層の海洋性地殻第2層（太平洋プレート）の上面深度を用いた．S波速度はそれぞれ3.4 km/s，4.5 km/s，4.6 km/sとした．レイトレースの例を図2に示す．本手法はブロックの統合と分割を行い，領域分割の再設定をしながらブロックインバージョンを繰り返し実行し，最適な領域分割を推定する．本検討では，最小ブロックサイズを0.4°×0.4°，各ブロックが満たすべき有意水準を5%とした．なお，本検討では伝播経路特性のみに着目し，震源特性とサイト特性については議論しない．
4．解析結果
推定した不均質減衰構造を図3に示す．大陸地殻の不均質減衰構造は，海域も含めて概ね均質なQ値が広がっており，活火山周辺が相対的にlow-Qの領域が推定された．マントルの不均質減衰構造は，対象領域の西側でlow-Qが推定された．ただし，本検討で用いた観測記録は，活火山直下よりも海溝軸側のマントル部分を伝播する波線が支配的である．太平洋プレートは水平方向の不均質性を推定する自由度を与えて解析したが，最終的には一様な領域分割が推定された．推定した不均質減衰構造を用いて，福島県沖で発生する深さ30 kmのプレート間地震と，深さ50 kmのプレート内地震を想定し，地震基盤面上での地震動振幅の面的評価を行った結果を図4に示す．図4に矩形で示した領域の距離減衰特性を図5に示す．なお，震源特性は基準化しているため，距離減衰特性の傾きのみに着目すると，傾きはプレート内地震＞プレート間地震であり，観測記録の特徴と整合する．
謝辞
防災科学技術研究所K-NET，KiK-net，S-netの観測記録を活用させていただきました．記して感謝します．
参考文献
筧楽麿 (2015), 神戸大学都市安全研究センター研究報告. 池浦 (2020) , 日本地震工学会論文集, 第20巻, 第7号. Takagi et al. (2019), Seismological Research Letters, Vol. 90, No. 6. 友澤裕介, 加藤研一, 塩田哲生 (2020), 日本地震工学会論文集, 第20巻, 第7号. 地震調査研究推進本部 (2012), 長周期地震動予測地図2012年試作版.