Long-period ground motion of M9 megathrust earthquake: Construction of integrated model based on wave physics and fusion of observation and computation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K01322
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 古村 孝志 東京大学, 地震研究所, 教授 (80241404)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 長周期地震動 / 地震波伝播 / 東北地方太平洋沖地震 / 深発地震 / 巨大地震

Outline of Annual Research Achievements

M9規模の超巨大地震の長周期地震動のリスク評価に資するために、2011年東北地方太平洋沖地震の長周期地震動の生成過程を、強震観測データ解析と地震波伝播シミュレーションに基づき評価した。2004年新潟県中越地震や2011年福島県浜通り地震など、異なる地域の地震による長周期地震動を比較し、東北沖の地震では内陸地震や南海トラフの地震に対して関東平野の長周期地震動レベルが数分の一に小さくなることが分かった。また、その原因が東北沖の地震のS波の放射特性と関東平野の３次元基盤構造の方位的特徴によることを、地震波伝播シミュレーションから確認した。東北地方太平洋沖地震の震源モデルを南海トラフ沿いに置いた仮想南海トラフM9地震の数値シミュレーションより、関東平野への表面波の入射方位の変化と震源の深さの変化により、想定される長周期地震動が２陪以上大きくなる可能性が指摘された。これまで長周期地震動は、震源が浅く表面波の生成が大きい大地震（>M6.5）で心配されてきた。これに対して、近年発生した2008 年オホーツク海深発地震（610 km, Mw8.3）や2015年小笠原諸島西方沖地震（682 km, Mw7.9）のように、深発超巨大深発地震においても長周期地震動の生成が顕著に認められた。これは、深い地震から地表に臨界角で入射したS波から生成される大振幅のsP変換とsS反射波が震源距離数百から数千キロの遠地で強く生成が原因であることが分かった。本研究の成果により、南海トラフ沿いや日本海溝沿いで発生が心配されるM9規模の海溝型の超巨大地震や、太平洋プレート内で発生するM8規模の巨大深発地震による長周期地震動の生成過程が明らかとなり、そして地殻・マントル不均質構造を組み込んだ地震波伝播シミュレーションによる予測手法が確立されたことで、M9超巨大地震のリスク評価と災害軽減に大きく貢献するものと期待される。