資料 1-(2) 距離減衰式を用いた長周期地震動予測に関する検討について 気象庁地震火山部地震津波監視課 1

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1 資料 1-(2) 距離減衰式を用いた長周期地震動に関する検討について 気象庁地震火山部地震津波監視課 1

2 1 各距離減衰式を用いたの 手法とデータ 2

3 建築研式 検討に用いた応答スペクトルの距離減衰式 < 海溝型地震 >1) log 10 SaaT = a 1 TM w + a 2 TM 2 w + b eorw TR log 10 R pt + dt10 0.5M w + c 0 T + c j(eorw) T < 内陸地震 >2) log 10 SaaT = atm w + btr log 10 R pt + dt10 0.5M w + c 0 T + c j T 防災科研式 3) log 10 SaaT = a 1 T M w1ᇱ M w1 2 + b 1k TR+ c 1k T log 10 R+ d 1 T10 e 1M w1ᇲ + G d T + G s T M w1ᇱ = minm w, M w01 G d T = p d Tlog 10 max D lmin T, D D 0 G s T = p s Tlog 10 min V smax T, V s V 0 内閣府式 4) log 10 SvrT = atm w br clog 10 R+ dt dg, T + et 防災科研式 25) log 10 SvaT = ct + atm j log 10 R btr+ sitefactort + d Site Factor : 点補正値 or 深部地盤モデルによる補正 d : 最大値の系統的なずれ R は断層最短距離 ( 防災科研式 2 の場合は震央距離 ) を表す なお 各式の比較を行うため 以後の検討では建築研式および防災科研式では計算式で求めた絶対加速度応答スペクトル Saa から擬似速度応答スペクトル psva を算出している 出典 1) 佐藤智美 大川出 西川孝夫 佐藤俊明, 長周期地震動の経験式の改良と 2011 年東北地方太平洋沖地震の長周期地震動シミュレーション日本地震工学会論文集第 12 巻 第 4 号 ( 特集号 ) ) 佐藤智美 大川出 西川孝夫 佐藤俊明, 関松太郎, 応答スペクトルと位相スペクトルの経験式に基づく想定地震に対する長周期時刻暦波形の作成日本建築学会構造系論文集 2010 年 3 月号 3)Nobuyuki Morikawa, and Hiroyuki Fujiwara, A New Ground Motion Prediction Equation for Japan Applicable up to M9 Mega-Earthquake, Journal of Disaster Research Vol.8, No.5, ) 横田崇 池内幸司 矢萩智裕 甲斐田康弘 鈴木晴彦, 長周期地震動の距離減衰および増幅特性, 日本地震工学会論文集第 11 巻, 第 1 号, ) 長周期地震動技術検討ワーキンググループ第 3 回資料 3

4 検討に用いた応答スペクトルの距離減衰式の特徴 1 各式の計算に用いられたデータ 式 建築研式 ( 海溝型地震 ) 建築研式 ( 内陸地震 ) 防災科研式 内閣府式 防災科研式 2 対象とする応答スペクトル 絶対加速度応答スペクトル Saa( 周期 0.05 秒から周期 10 秒まで ), 減衰定数 5% 絶対加速度応答スペクトル Saa( 周期 0.1 秒から周期 10 秒まで ), 減衰定数 5% 絶対加速度応答スペクトル Saa( 周期 0.05 秒から周期 10 秒まで ), 減衰定数 5% 相対速度応答スペクトル Svr ( 周期 2 秒から周期 15 秒まで ), 減衰定数 5% 絶対速度応答スペクトル Sva ( 周期 1 秒から周期 10 秒まで ), 減衰定数 5% 対象 M 震源深さ震央距離解析地震数 Mj 6.5 Mj 6.0 Mw 5.5 Mw km 60 km 記述なし ( 最深 108km) 地殻内 : 20km プレート境界 : 60km Mj km 800km 400km かつ距離減衰式で最大加速度 2gal 350km かつ距離減衰式で最大加速度 2gal 200km かつ距離減衰式で最大加速度 10gal 地震数 :52 地震数 :26 地震数 :333 記録数 :21681 記述なし地震数 :17 地震数 :36 記録数 :12513 防災科研式 2 のみが平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震を距離減衰式推定に利用 4

5 検討に用いた応答スペクトルの距離減衰式の特徴 2 各式の特徴 式 対象地震 マグニ チュード 建築研式 防災科研式 内閣府式 防災科研式 2 海溝型地震 内陸地震 海溝型地震内陸地震 海溝型地震内陸地震 海溝型地震内陸地震 Mw 頭打ち有 ( 二次式 ) Mw 頭打ち無 ( 一次式 ) Mw 頭打ち有 ( 二次式に加えて Mw8.2 以上の場合 Mw8.2 とする ) 距離 距離係数の区別 式の算出方法 点 補正手法 断層最短距離頭打ち有 断層最短距離頭打ち有 断層最短距離頭打ち有 Mw 利用断層最短無 ( 一次式 ) 距離頭打ち無 Mj 利用震源距離無 ( 一次式 ) 頭打ち無 有太平洋プレートとフィリピン海プレートの地震で係数を変える 無 ( 今回は内陸地震の係数のみ使用 ) 有海溝型プレート境界地震 海溝型プレート内地震 内陸地震で係数を変える 有海溝型地震と内陸型地震で周期別の定数項を変える 無 地震基盤相当の点 1 点を基準とし 周期別の係数を算出 求められた式に対する各点の増幅率を求める 上に同じ 海溝型プレート境界地震 海溝型プレート内地震 内陸地震に区別して周期別の係数を算出 求められた式に対する補正値を地盤モデルより求める 海溝型地震と内陸地震に区別して周期別の係数を算出 求められた式に対する補正値を地盤モデルにより求める 周期別の係数を算出し 求められた式に対する各点の補正値を算出 ( 地盤モデルによる補正値も算出 ) さらに最大値の系統的なずれを補正値とする 点でのデータにより補正 太平洋プレートとフィリピン海プレートの地震で補正値を作成 点でのデータにより補正 深部地盤モデル (Vs1.4km) と表層地盤モデル (AVS30) により補正 (J-SHIS 深部地盤モデル v2) 深部地盤一次固有周期により補正 点でのデータによる補正 求められていない点は深部地盤モデル (Vs1.4km/s) により補正 (J-SHIS 深部地盤モデル v2) 5

6 本検討での各距離減衰式を用いた絶対速度応答スペクトルの計算方法 計算に用いるデータ モーメントマグニチュードの計算 断層最短距離の計算 長周期地震動階級や周期帯ごとの長周期地震動階級データの最大値の算出に用いた計算値 地域の長周期地震動階級の計算 計算方法 防災科研式 2 を除いて 各距離減衰式ではモーメントマグニチュード (Mw) が用いられているため 緊急地震速報で推定したマグニチュードおよび気象庁一元化震源の変位マグニチュードを Mj として 緊急地震速報と同様 Mw = Mj により計算 防災科研式 2 は Mj をそのまま利用 防災科研式 2 を除いて 各距離減衰式では距離として断層最短距離を利用しているため 緊急地震速報と同様に 点震源の周りにマグニチュードの大きさに基づく球面を仮定し 球面から点までの最短距離を計算 震源距離が断層長の 1/2 より近いか 3km 以内の点については 断層最短距離を 3km と設定する防災科研式 2 は震源距離を利用 基盤面 仮想断層長 logl=0.5m-1.85 Mw=Mj 建築研式と防災科研式 : 擬似速度応答スペクトルpSvaをSvaとみなす (psvaは絶対加速度応答スペクトルsaaから算出) 内閣府式 : 相対速度応答スペクトルSvrをSvaとみなす防災科研式 2: 計算したSvaをそのまま長周期地震動階級および周期 1 秒台 ~7 秒台の値は 周期 0.2 秒ごとの長周期地震動階級データの最大値に基づき計算 全国を188に区分した地域を用い 地域内の点 ( 気象庁および防災科研 K-NET,KiK-net) での最大の長周期地震動階級の値または周期帯ごとの最大の値を地域の値として用いる 震源 点 D 検討に用いた点について 内閣府式では 深部地盤一次固有周期モデルが 沖縄県内および鹿児島県奄美地方については作成されていないため 沖縄県内および鹿児島県奄美地方の点は対象から除外した 建築研式では サイト補正係数が作成出来ない 回帰の対象とした地震をしていない点は対象から除外した 6

7 検討に利用した地震について 本調査では 下記の 2 種のデータセットを用いて検討 データセット 1: 強震報告に掲載された M6.0 以上の地震 (1996~2013 年 ) 震源は気象庁が事後に決定している値を利用 データセット 2: 緊急地震速報 ( 警報 ) を発表した地震 (2008~2013 年 M5.5 以上 ) N=209 N=54 深さの制限 150km 以浅 深さの制限 150km 以浅 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震については対象外 ( データ数に占める割合が多くなるため ) 2011/3/11 の上記本震以降の地震は連続的に発生しており対象外 7

8 検討に利用した点について 気象庁震度点 防災科学技術研究所の強震網 (K-NET と KiK-net の地表点 ) 8

9 適合度の考え方 階級値 ( 固有周期 s のうちの最大 Sva に基づく階級 ) および 各周期ごとの階級データの最大値ともに 1±1 階級合致と 2 完全階級合致の二通りで適合度を算出する 1±1 階級合致階級 2 以上をもしくはした場合に との階級差が ±1 以内になる割合を適合度とする 階級 0 階級 1 検証対象外 過大評価 階級 2 階級 3 階級 4 過小評価 合致 2 完全階級合致階級 1 以上をもしくはした場合に との階級差が完全に合致する割合を適合度とする 階級 0 階級 1 階級 2 階級 3 階級 4 対象外 過小評価 合致 過大評価 9

10 2 各距離減衰式を用いたの検討 本項の震源データは データセット 1 強震報告に掲載された M6.0 以上の地震 (1996~2013 年 ) 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震については対象外 10

11 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 平成 16 年 (2004 年 ) 新潟県中越地震 Mj6.8 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 ±1 階級合致率 : 90.8% 完全階級合致率 : 50.0% 建築研式 - 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 38.9% 96.1% 45.2% 95.3% 58.1% 注 ) 図作成上 階級の大きいもの 階級差の絶対値が大きいものが上になるようにプロットしている 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

12 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 平成 12 年 (2000 年 ) 鳥取県西部地震 Mj7.3 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 46.5% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 34.8% 80.2% 42.2% 100.0% 56.5% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

13 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 平成 17 年 3 月 20 日の福岡県西方沖の地震 Mj7.0 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 94.9% 42.9% 建築研式 - 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 38.0% 87.8% 36.5% 96.7% 47.6% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

14 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット平成 20 年 (2008 年 ) 岩手 宮城内陸地震 Mj7.2 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 49.6% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 92.5% 98.3% 38.9% 44.8% 58.5% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

15 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 平成 16 年 9 月 5 日の東海道沖の地震 Mj7.4 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 12.5% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 93.6% 98.5% 22.7% 40.6% 52.5% 建築研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級

16 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット平成 17 年 8 月 16 日の宮城県沖の地震 Mj7.2 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 10.7% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 62.3% 94.3% 10.1% 24.5% 57.1% 建築研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級

17 データセット 1 での顕著な地震での各式ごとの比較 平成 20 年 9 月 11 日の十勝沖の地震 Mj7.1 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 50.0% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 58.5% 97.9% 21.6% 22.2% 58.3% 建築研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級

18 平成 15 年 (2003 年 ) 十勝沖地震 Mj8.0 データセット 1 を顕著な地震での各式ごとの比較 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 - 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 20.7% 81.3% 29.4% 88.9% 36.6% 99.0% 48.4% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

19 適合度 :±1 階級合致震源データ : データセット 1 震度による制限 : なし 全て ( 点単位 ) 全て ( 地域単位 ) 適合度(%データセット 1 を利用した長周期地震動の検討 図中の 全周期 とは, 秒の周期ごとの長周期地震動階級データの最大値 である長周期地震動階級を示す ( 合致点数 )/( 対象点数 ) #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 1219/ / / / / / /33 4 防災科研 1116/ / / / / / /38 1 内閣府 1165/ / / / / / /64 8 防災科研 / / / / / / / 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 ( 合致地域数 )/( 対象地域数 ) #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 574/ / / / / / / /789 適合度(%)4 1516/ / / /208 防災科研 461/ / /40 235/ / / / /769 内閣府 468/ / /39 307/ / / / /784 防災科研 2 750/ / / / /29 237/ / /903 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 19

20 適合度 : 完全階級合致震源データ : データセット 1 震度による制限 : なし予データセット 1 を利用した長周期地震動の検討 全て ( 点単位 ) 測適合度(%)#sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期建築研究所 2222 / / / / / / / / 9082 防災科研 1829 / / / / / / / / 9158 内閣府 2121 / / / / / / / / 9909 防災科研 / / / / / / / / 全て ( 地域単位 ) #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 936/ / / / / / / /3106 防災科研 633/ / / / / / / /2894 内閣府 682/ / / / / / / /3002 防災科研 / / / / / / / /3673 適合度(%)1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 20

21 適合度(%データセット 1 を利用した長周期地震動の検討 適合度 :±1 階級合致震源データ : データセット 1 震度による制限 : 震度 3 以下のみ対象 震度 3 以下 ( 点単位 ) 地域最大震度 3 以下 ( 地域単位 ) 適合度(%#sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期建築研究所 79/95 92/ /8 7 87/ /86 50/72 34/47 224/274 防災科研 48/98 76/ /9 7 65/ /91 20/75 13/49 147/26 ))内閣府 76/142 86/ /9 7 99/ / /111 61/83 239/318 防災科研 2 203/ / / / / /92 45/58 397/418 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 43/55 57/64 30/36 35/39 27/32 19/28 14/23 102/126 防災科研 21/42 34/55 22/33 26/38 18/32 10/28 7/22 64/110 内閣府 27/49 36/57 22/32 36/41 32/37 31/36 25/30 82/116 防災科研 2 101/ /121 55/62 56/58 43/44 36/37 24/28 168/184 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 21

22 データセット 1 を利用した長周期地震動の検討 適合度 : 完全階級合致震源データ : データセット 1 震度による制限 : 震度 3 以下のみ対象 震度 3 以下 ( 点単位 ) 適合度(%)地域最大震度 3 以下 ( 地域単位 ) #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 850/ / / / / / / / 4919 防災科研 660/ / / / / / / /4 893 内閣府 862/ / / / / / / / 5608 防災科研 / / / / / / / / 6537 適合度(%)1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 #sec 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台 全周期 建築研究所 378/ / / /549 97/472 64/364 53/ /1637 防災科研 207/ / /660 67/493 36/415 32/333 16/ /1433 内閣府 251/ / / / / / / /1546 防災科研 2 621/ / / / / / / / 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 22

23 データセット 1 を利用した長周期地震動の震源距離依存性 建築研式 防災科研式 Sva/ 値 Sva 全周期 全周期 内閣府式 実線は距離ごとの幾何平均点線は ±1σ 全周期 防災科研式 2 全周期 23

24 各距離減衰式を用いたの検討のまとめ 1996 年以降に発生した強震報告に掲載された M6 以上の地震の震源を利用して との適合度を調べた 周期帯ごとの長周期地震動階級データの最大値や長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) における点ごと 地域ごと ( 地域内の最大値 ) のに関し 4 式とも適合度 (±1 階級合致 ) が概ね 6 割以上となった なかでも 防災科研式 2 を用いたは ±1 階級合致で 8~9 割程度の適合度を示し 今回行った比較において適合度が最も高い距離減衰式である場合が多かった 24

25 防災科研式 2 の適合度が高い理由 防災科研式 2 は 長周期地震動階級を算出する際の量である絶対速度応答スペクトルを直接算出する唯一の距離減衰式であった点 防災科研式 2 以外の式は 断層面からの断層最短距離や Mw を利用した距離減衰式であった そのため 本調査は即時的のための検討であることから Mj から Mw を簡易的に推測し 矩形断層ではなく球震源から断層最短距離を計算している 一方 防災科研式 2 は 緊急地震速報処理において直接推定されている 点震源 ( からの震源距離 ) と Mj を直接利用した唯一の距離減衰式であった点 留意事項今回の調査は 気象庁による長周期地震動階級ののための 緊急地震速報の段階で得られる震源 ( 破壊開始点 ) や Mj のみを利用した評価であり 防災科研式 2 を除いて Mw を Mj から簡易的に推定している点 矩形断層ではなく球震源を利用している点 対象とする震源距離を超えて利用している点 疑似絶対速度応答 (psva) や相対速度応答 (Svr) を絶対速度応答 (Sva) と同一とみなしている点など 各式の作成者が想定する範囲外の利用をしており その距離減衰式の一般的な評価をしているわけではないことに留意する必要がある 25

26 3 緊急地震速報の各報を用いた検討 本項の震源データはデータセット 2 ( 緊急地震速報 ( 警報 ) を発表した地震 (M5.5 以上 )) 26

27 データセット 2 を利用した長周期地震動の検討 緊急地震速報の震源を利用しての検討は 一連の緊急地震速報で 警報が発表された報 M 最大となった報 最終報を選び合致率の比較を行った 緊急地震速報のマグニチュード M 最大報 警報発表報 最終報 緊急地震速報 M 警報発表 M M 最大報 M 最終報 M 検討に用いた一連の緊急地震速報の報の取り方 カタログの M 緊急地震速報の各報の M とカタログ の M の比較 カタログとは気象庁が事後に決定している震源データを示す 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震については検討の対象外とする ( データ数に占める割合が多いため ) 27

28 全て ( 点単位 ) 適合度(%)全て ( 地域単位 ) データセット 2 を利用した長周期地震動の検討 適合度 :±1 階級合致震源データ : データセット 2( 緊急地震速報 ) 震度による制限 : なし対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 s) ( の最大値に対する階級 ) 適合度(%( 合致点数 )/( 対象点数 ) )内閣府 156/ / / /231 防災科研 2 304/ / / /255 #al_period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 423/ / / /505 防災科研 341/ / / /527 内閣府 367/ / / /572 防災科研 2 639/ / / /588 カタログ ( 合致地域数 )/( 対象地域数 ) #all _period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 209/ / / /228 防災科研 149/ / / /220 カタログ 28

29 データセット 2 を利用した長周期地震動の検討 適合度 : 完全階級合致震源データ : データセット 2( 緊急地震速報 ) 震度による制限 : なし対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 s) ( の最大値に対する階級 ) ( 点単位 ) 適合度(%)全て ( 地域単位 ) 適合度(%)全て #al_period 警報発表 M 最大最終報カタログ建築研究所 797/ / / /3150 防災科研 819/ / / /3167 内閣府 1057/ / / /3461 防災科研 / / / /3713 カタログ #all _period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 337/ / / /102 8 防災科研 273/ / / /94 3 内閣府 309/ / / /99 4 防災科研 2 354/ / / /119 0 カタログ 29

30 3 以下(%)震度 データセット 2 を利用した長周期地震動の検討 適合度 :±1 階級合致震源データ : データセット 2( 緊急地震速報 ) 震度による制限 : 震度 3 以下のみ対象対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 s) ( の最大値に対する階級 ) ( 点単位 ) 地域最大震度 3 以下 ( 地域単位 ) 適合度(%)適合度#al_period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 83/ / / /9 9 防災科研 48/ / /9 9 51/8 9 内閣府 59/ / / /11 7 防災科研 2 181/ / / /13 4 カタログ #al_period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 32/8 0 50/ /3 1 31/3 5 防災科研 14/6 8 38/ /2 9 17/3 0 内閣府 15/8 5 50/ /3 2 21/3 3 防災科研 2 72/ / /6 1 42/4 3 カタログ 30

31 3 以下(%)震度 データセット 2 を利用した長周期地震動の検討 適合度 : 完全階級合致震源データ : データセット 2( 緊急地震速報 ) 震度による制限 : 震度 3 以下のみ対象対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 s) ( の最大値に対する階級 ) ( 点単位 ) 地域最大震度 3 以下 ( 地域単位 ) 適合度(%)適合度#al_period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 364/ / / /168 4 防災科研 373/ / / /167 9 内閣府 517/ / / /196 2 防災科研 2 548/ / / /216 3 カタログ #al_period 警報発表 M 最大 最終報 カタログ 建築研究所 133/ / / /501 防災科研 94/ /827 76/41 76/425 内閣府 113/ / / /476 防災科研 2 151/ / / /640 カタログ 31

32 データセット 2 を利用した長周期地震動の震源距離依存性 建築研式 防災科研式 Sva/ 値 Sva 全周期 全周期 内閣府式 実線は距離ごとの幾何平均点線は ±1σ 防災科研式 2 全周期 全周期 32

33 緊急地震速報の各報を用いた検討のまとめ 緊急地震速報 ( 警報 ) を発表した M5.5 以上の地震について 警報が発表された報 M 最大となった報 最終報のそれぞれの震源を利用して との適合度を調べた 最終報の震源を利用した場合の長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) における点ごと 地域ごと ( 地域内の最大値 ) のに関し 4 式とも適合度 (±1 階級合致 ) が 6 割程度以上となった なかでも 防災科研式 2 を用いたは ±1 階級合致で 9 割以上の適合度を示し 今回行った比較において適合度が最も高い距離減衰式である場合が多かった 警報が発表された報や M 最大となった報の震源を利用した場合 4 式とも適合度は最終報を利用した場合と比較し 低下することがわかった 33

34 4 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討 34

35 Mj8.4 とした場合 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の階級の 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 値 ( 長周期地震動階級 ) 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 ±1 階級合致率 : 62.5% 完全階級合致率 : 4.4% 建築研式 - 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 22.0% 93.8% 45.1% 98.9% 69.2% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

36 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の階級の Mw9.0 とした場合 値 ( 長周期地震動階級 ) 長周期地震動階級 ( s での最大値 ) を各点でプロット 建築研式値防災科研式値内閣府式値防災科研式 2 値 建築研式 % 59.1% 防災科研式 内閣府式 防災科研式 % 72.4% 65.3% 39.2% 24.1% 6.5% 建築研式 階級 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 Mj9.0 とした場合 防災科研式 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 階級

37 緊急地震速報の情報ごとの適合度 点単位 地域単位 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討カタログ)平成 適合度(%)適合度(%37 カタログ 適合度 :±1 階級合致 対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) 横軸の カタログ の M は建築研式 防災科研式 内閣府式は Mw9.0. 防災科研式 2 は Mj8.4

38 適合度(%)適合度(%平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討 震源を固定し Mj を変化させた場合の適合度の変化 ±1 階級合致点単位 建築研式 50 防災科研式 内閣府式防災科研式 完全階級合致点単位 建築研式 50 防災科研式 40 内閣府式防災科研式 2 )0 30 対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) 震源位置はカタログ値を利用

39 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討 震源位置を強震動生成域 (SMGA) に変更した場合の検討 Kurahashi & Irikura(2011) Kurahashi & Irikura(2011) の SMGA を参考にした仮想震源 緯度 経度 深さ Mj SMGA SMGA SMGA SMGA SMGA 参考 : 本震の震源位置 Mj8.4 で計算した場合 点ごと ±1 階級合致点ごと完全階級合致 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 39

40 震源位置を強震動生成域 (SMGA) に変更した場合の検討適合度 :±1 階級合致予平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討 SMGA1 SMGA 測適合度(%)1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 SMGA3 SMGA4 SMGA5 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 40

41 測適合度(%)1 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討予震源位置を強震動生成域 (SMGA) に変更した場合の検討 SMGA1 適合度 : 完全階級合致 SMGA 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 SMGA3 SMGA4 SMGA5 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 41

42 震源位置を強震動生成域 (SMGA) に変更した場合の検討 ( 全て Mj8.4) 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討 ±1 階級合致率 : 72.5% 完全階級合致率 : 10.0% 建築研式 SMGA1 SMGA2 SMGA5 54.3% 14.1% 66.9% 26.4% 値 84.3% 29.3% 73.8% 25.2% 78.8% 31.2% 防災科研式 95.5% 50.3% 88.0% 38.3% 82.9% 36.5% 内閣府式 対象周期帯 : 長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) 98.6% 65.4% 97.7% 57.4% 93.3% 37.0% 防災科研式 2 42

43 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震の検討のまとめ 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震に関しても 最大変位振幅から求めた Mj8.4 の場合について 適合度 (±1 階級合致 ) を調べたところ 防災科研式 2 が 4 式の中で 99% 程度と最も高い適合度を示した 緊急地震速報の最終報の震源 (Mj8.1) を利用した場合でも 防災科研式 2 が 9 割以上の適合度 (±1 階級合致 ) を示した 震源位置を気象庁カタログの震源に固定し 利用する Mj だけを変化させた場合の適合度の比較から Mj の推定の正確さが結果に影響を与えることがわかった 震源位置 ( 破壊開始点 ) を 震源域内の強震動生成式の位置と仮定した場合 完全階級合致の適合度は真の震源 ( 初期震源 ) からの距離に従って低下する傾向にあった 43

44 まとめ H25WG 報告書で対象とした 3 式 ( 建築研式 防災科研式 内閣府式 ) に 第 3 回 WG で青井委員から提案があった Mj を用いた絶対速度応答スペクトルの距離減衰式 ( 防災科研式 2) を加え 長周期地震動に関する検討を行った 本検討では M6 以上の地震 ( 強震報告の掲載基準を満たす地震 ) や 緊急地震速報の最終報の震源を利用したの適合度 ( との階級差 ±1 に入る割合 ) を調べた その結果 長周期地震動階級 ( 全周期 ( s) の最大値に対する階級 ) における点ごと 地域ごと ( 地域内の最大値 ) のに関し 4 式とも適合度が概ね 6 割程度以上となり 距離減衰式を用いた長周期地震動の技術は実用に耐えるレベルであった なかでも 防災科研式 2 を用いたは ±1 階級合致で 8~9 割程度の適合度を示し 今回行った比較において適合度が最も高い距離減衰式である場合が多かった 平成 23 年 (2011 年 ) 東北地方太平洋沖地震に関しても 防災科研式 2 は緊急地震速報の最終報の震源 (Mj8.1) を利用した場合でも 9 割以上の適合度 (±1 階級合致 ) を示した ただし 巨大地震に対する長周期地震動の技術については 今後も検討を進める必要がある 謝辞 : 本調査では 防災科学技術研究所の強震網の記録を利用しました. 44

45 方針案 本検討結果を踏まえ 気象庁が行う長周期地震動のに関しては 主に防災科研式 2 を距離減衰式として利用した手法について 今後の検討を進めていくこととしたい 留意事項 今回の調査は 気象庁による長周期地震動階級ののための 緊急地震速報の段階で得られる震源 ( 破壊開始点 ) や Mj のみを利用した評価であり 防災科研式 2 を除いて Mw を Mj から簡易的に推定している点 矩形断層ではなく球震源を利用している点 対象とする震源距離を超えて利用している点 疑似絶対速度応答 (psva) や相対速度応答 (Svr) を絶対速度応答 (Sva) と同一とみなしている点など 各式の作成者が想定する範囲外の利用をしており その距離減衰式の一般的な評価をしているわけではないことに留意する必要がある 45

46 別添 1 検討に用いた応答スペクトルの距離減衰式の特徴について 46

47 源距離地盤等また 震源が西日本 ( フィリピン海プレート )/ 東日本 ( 太平洋プレート ) によって異なる 震建築研式 ( プレート境界 ) の係数 log 10 SaaT = a 1 TM w + a 2 TM w 2 + b eorw TR log 10 R pt + dt10 0.5M w + c 0 T + c j(eorw) T 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) c je はサイト係数であり 周期 1 秒以上における 10 cje(t) と 10 cjw(t) を地盤増幅率と呼ぶ 47

48 源距離地盤等c j はサイト係数であり 周期 1 秒以上における10 を地盤増幅率と呼ぶ 震cj(T) 建築研式 ( 内陸 ) の係数 log 10 SaaT = atm w + btr log 10 R pt + dt10 0.5M w + c 0 T + c j T a 1.20E E E E E E E 周期 12 ( 秒 ) 0.00E E E E E E E-03 b 周期 ( 秒 ) 1.20E E E E E E E+00 p 1.40E E E E E E E E+00 周期 ( 秒 ) d 周期 ( 秒 ) c0 2.00E E E E E+00 48

49 震源距離防災科研式の係数地盤等log 10 SaaT = a 1 T M w1ᇱ M w1 2 + b 1k TR+ c 1k T log 10 R+ d 1 T10 e 1M w1ᇲ + G d T + G s T M w1ᇱ = minm w, M w01 G d T = p d Tlog 10 max D lmin T, D D 0 G s T = p s Tlog 10 min V smax T, V s V 0 周期 ( 秒 ) M w01 = 8.2 M w1 は定数 16 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) D 0 =250(m) V 0 =350(m/s) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) e1=0.5 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) Gd は堆積層に係る補正値 (Vs=1400m/s の深さを元に計算 ) Gs は表層の軟弱地盤に係る補正値 (AVS30 を元に計算 ) 49

50 震源距離地盤等内閣府式の係数 log 10 SvrT = atm w br clog 10 R+ dt dg, T + et 周期 ( 秒 ) b=0.001 c=0.86 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) Tdg は深部地盤の一次固有周期 ( 秒 ) 50

51 震源距離地盤等防災科研式 2 の係数 a 周期 7.5 ( 秒 ) b c 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) d= ( 点補正値がある場合 ) d= ( 点補正値がない場合 ) -5 51

52 Mj8.0 の場合 式の特徴ープレート境界 ( 太平洋プレート ) の地震 1 秒台 3 秒台 5 秒台 7 秒台 52

53 Mj8.0 の場合 式の特徴ープレート境界 ( フィリピン海プレート ) の地震 1 秒台 3 秒台 5 秒台 7 秒台 53

54 Mj8.0 の場合 式の特徴ー内陸の地震 1 秒台 3 秒台 5 秒台 7 秒台 54

55 KiK-net 此花 30.0 特定の点の地盤増幅率 10.0 K-NET 四日市 K-NET 新宿 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 周期 ( 秒 ) 55

56 別添 2 各距離減衰式ごとのとの絶対速度応答スペクトル 56

57 絶対速度応答スペクトルの値と値の比較建築研式データセット 1 点ごと 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 Sva Sva 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 57

58 絶対速度応答スペクトルの値と値の比較防災科研式データセット 1 点ごと 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 Sva Sva 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 58

59 絶対速度応答スペクトルの値と値の比較内閣府式データセット 1 点ごと 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 Sva Sva 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 59

60 絶対速度応答スペクトルの値と値の比較防災科研式 2 データセット 1 点ごと 1 秒台 2 秒台 3 秒台 4 秒台 Sva Sva 5 秒台 6 秒台 7 秒台全周期 60

61 別添 3 各距離減衰式ごとのとの階級差分布 61

62 階級差の分布 建築研式 ( データセット 1, 点ごと ) 1 秒台 3 秒台 5 秒台 階級 階級 - 階級 #1sec 階級 階級 階級 階級 階級 #3sec 階級 階級 階級 階級 階級 #5sec 階級 階級 階級 階級 階級 秒台全周期 #7sec 階級 階級 階級 階級 階級 #all _perio 階級 階級 階級 階級 階級

63 階級差の分布 防災科研式 ( データセット 1, 点ごと ) 1 秒台 3 秒台 5 秒台 階級 階級 - 階級 #1sec 階級 階級 階級 階級 階級 #3sec 階級 階級 階級 階級 階級 #5sec 階級 階級 階級 階級 階級 秒台全周期 #7sec 階級 階級 階級 階級 階級 #all _perio 階級 階級 階級 階級 階級

64 階級差の分布 内閣府式 ( データセット 1, 点ごと ) 階級 階級 - 階級 #1sec 階級 階級 階級 階級 階級 #3sec 階級 階級 階級 階級 階級 #5sec 階級 階級 階級 階級 階級 秒台全周期 #7sec 階級 階級 階級 階級 階級 #all _perio 階級 階級 階級 階級 階級

65 階級差の分布 防災科研式 2( データセット 1, 点ごと ) 1 秒台 3 秒台 5 秒台 階級 階級 - 階級 #1sec 階級 階級 階級 階級 階級 #3sec 階級 階級 階級 階級 階級 #5sec 階級 階級 階級 階級 階級 秒台全周期 #7sec 階級 階級 階級 階級 階級 #all _perio 階級 階級 階級 階級 階級

66 別添 4 高層ビルが多く立地し 長周期地震動が卓越しやすい地域における適合度の検討 66

67 高層ビルが多く立地し 長周期地震動が卓越しやすい地域 東京 23 区神奈川県東部千葉県北西部 埼玉県南部愛知県西部大阪府北部大阪府南部 兵庫県南東部 利用データデータセット 1 強震報告に掲載された M6.0 以上の地震 (1996~2013 年 ) 震源は気象庁が事後に決定している値を利用 67

68 東京都 23 区 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 内閣府式 神奈川県東部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 内閣府式 防災科研式 ( 完全階級合致 ±1 階級合致 ) 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級

69 千葉県北西部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 ( 完全階級合致 ±1 階級合致 ) 階級 階級 階級 階級 内閣府式 埼玉県南部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 階級 階級 階級 階級 建築研式 内閣府式 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級

70 愛知県西部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 内閣府式 大阪府北部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) ( 完全階級合致 ±1 階級合致 ) 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 建築研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級

71 大阪府南部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 2 兵庫県南東部 ( 点ごと データセット 1 全周期 ) 建築研式 ( 完全階級合致 ±1 階級合致 ) 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級 内閣府式 階級 階級 階級 階級 防災科研式 階級 階級 階級 階級

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