講演情報
[S02-05]2024年日向灘地震・2025年カムチャッカ半島沖地震の前後における間隙圧応答変化
*有吉 慶介1、荒木 英一郎1、松本 浩幸1、町田 祐弥1、辻 修平1、横引 貴史1、西田 周平1、肥前 大樹1、猿橋 具知1、矢田 修一郎1、青池 寛1、飯沼 卓史1、中村 恭之1、藤江 剛1、堀 高峰1、江口 暢久1、小平 秀一1 (1. 海洋研究開発機構)
１．はじめに
南海トラフでは、近い将来に海溝型巨大地震が発生する可能性が指摘されており、同トラフは東海・東南海・南海・日向灘の4つのセグメントから構成されていると考えられている。過去の歴史地震記録によれば、1707年の宝永地震のように全セグメントが一斉に破壊された事例もあれば、1854年の安政地震のように東南海地震が先行し、約30時間後に南海地震が続いたケース、さらに1944年の昭和東南海地震と1946年の昭和南海地震のように約2年の時間差を伴った連動も報告されている。一方で、セグメントの周辺ではスロースリップと呼ばれる揺れを感じない断層運動が数日～数年の規模で発生しており、海溝付近ではM5クラスの規模が１年に１回程度で繰り返し起きている。これは、海底直近の観測でしか捉えられないほどの局所的なかたちで南海トラフに蓄積した歪が解放されていることを意味する。このような背景の下、2024年8月8日に発生した日向灘地震を契機に、南海トラフ沿いに「南海トラフ地震臨時情報」が発令された。海洋研究開発機構では、1944年東南海地震震源域直上に設置された海底観測ネットワーク（DONET）に加え、熊野灘および紀伊水道沖に設置した長期孔内観測装置を用いて、日向灘地震の前後における海底地殻変動および地震活動を速報的に解析した。本発表では、その事例を通じて現状と課題について議論する。
２．解析手法
新規孔内観測点について、設置直後からカムチャッカ半島地震後の最近まで観測された時系列データについて、Ariyoshi et al. (2025 IEEE UT) で示した手法を適用する。観測点周辺において、スロースリップをはじめとする有意な地殻変動が発生していない期間を用いて、708時間の時間窓を設ける。その時間窓の中で、孔内間隙圧と海底圧力の相互相関関数が最大となる潮汐応答時間差 (t0) を求める。その求めた係数を使って、孔内と海底の圧力の差分が最小となるように海底圧力に掛ける係数 (α) を決める。この作業について時間窓を動かして同様に計算し、データ品質指標として孔内と係数を掛けた海底との圧力差分について、L1ノルムと相互相関関数を求める。L1がノルム最小（あるいは相互相関係数が最大）となる時間帯（窓）が、海洋擾乱などの非地殻変動成分が最も少ない時期として、t0 と αの値を採用する。
３．結果
最適化された t0 とαを用いてリアルタイムモニタリングを行った結果、熊野灘にある深部側の観測点 (C0002) では、7月中旬から8月下旬にかけて、収縮から膨張に転じる変化がみられた。これは、スロースリップが深部側から浅部側へ伝播したことを示唆するが、2024年8月8日の日向灘地震よりも前のため、直接的な関与はないと考えられる。一方で、新規孔内観測点について、2024年の日向灘地震では、顕著な変化はみられなかった。このことは、日向灘地震では南海地震震源域周辺での地殻変動による歪変化は生じていなかったことを示唆する。また、新規孔内観測点については、潮汐成分のノイズが現在でも残っているため、その経過を調べることにした。最適化されたt0・αを用いて算出されたL1ノルムは、時間経過と共に減少する傾向がみられた。これは、長周期成分が卓越する初期ドリフト成分が減少していることが要因となっていることも確かめられた。一方で、潮汐主要成分である、半日・１日周期の成分は増大傾向となっていた。このような傾向が、カムチャッカ半島地震の後で間隙圧応答に変化が生じているのかについても、当日議論する予定である。
謝辞：本研究は、科学研究費助成事業「南海トラフにおける歪蓄積・解放過程をナノスケールで監視する観測システムの確立」(JP24H00339) からの助成を受けた成果である。
参考文献：Ariyoshi, K. et al. (2025). "Optimization of Pore Pressure Observation in a New Borehole Off the KII Channel: Toward High-Precision Extraction of Crustal Deformation Components," 2025 IEEE Underwater Technology (UT), Taipei, Taiwan, pp. 1-4, doi: 10.1109/UT61067.2025.10947381.
南海トラフでは、近い将来に海溝型巨大地震が発生する可能性が指摘されており、同トラフは東海・東南海・南海・日向灘の4つのセグメントから構成されていると考えられている。過去の歴史地震記録によれば、1707年の宝永地震のように全セグメントが一斉に破壊された事例もあれば、1854年の安政地震のように東南海地震が先行し、約30時間後に南海地震が続いたケース、さらに1944年の昭和東南海地震と1946年の昭和南海地震のように約2年の時間差を伴った連動も報告されている。一方で、セグメントの周辺ではスロースリップと呼ばれる揺れを感じない断層運動が数日～数年の規模で発生しており、海溝付近ではM5クラスの規模が１年に１回程度で繰り返し起きている。これは、海底直近の観測でしか捉えられないほどの局所的なかたちで南海トラフに蓄積した歪が解放されていることを意味する。このような背景の下、2024年8月8日に発生した日向灘地震を契機に、南海トラフ沿いに「南海トラフ地震臨時情報」が発令された。海洋研究開発機構では、1944年東南海地震震源域直上に設置された海底観測ネットワーク（DONET）に加え、熊野灘および紀伊水道沖に設置した長期孔内観測装置を用いて、日向灘地震の前後における海底地殻変動および地震活動を速報的に解析した。本発表では、その事例を通じて現状と課題について議論する。
２．解析手法
新規孔内観測点について、設置直後からカムチャッカ半島地震後の最近まで観測された時系列データについて、Ariyoshi et al. (2025 IEEE UT) で示した手法を適用する。観測点周辺において、スロースリップをはじめとする有意な地殻変動が発生していない期間を用いて、708時間の時間窓を設ける。その時間窓の中で、孔内間隙圧と海底圧力の相互相関関数が最大となる潮汐応答時間差 (t0) を求める。その求めた係数を使って、孔内と海底の圧力の差分が最小となるように海底圧力に掛ける係数 (α) を決める。この作業について時間窓を動かして同様に計算し、データ品質指標として孔内と係数を掛けた海底との圧力差分について、L1ノルムと相互相関関数を求める。L1がノルム最小（あるいは相互相関係数が最大）となる時間帯（窓）が、海洋擾乱などの非地殻変動成分が最も少ない時期として、t0 と αの値を採用する。
３．結果
最適化された t0 とαを用いてリアルタイムモニタリングを行った結果、熊野灘にある深部側の観測点 (C0002) では、7月中旬から8月下旬にかけて、収縮から膨張に転じる変化がみられた。これは、スロースリップが深部側から浅部側へ伝播したことを示唆するが、2024年8月8日の日向灘地震よりも前のため、直接的な関与はないと考えられる。一方で、新規孔内観測点について、2024年の日向灘地震では、顕著な変化はみられなかった。このことは、日向灘地震では南海地震震源域周辺での地殻変動による歪変化は生じていなかったことを示唆する。また、新規孔内観測点については、潮汐成分のノイズが現在でも残っているため、その経過を調べることにした。最適化されたt0・αを用いて算出されたL1ノルムは、時間経過と共に減少する傾向がみられた。これは、長周期成分が卓越する初期ドリフト成分が減少していることが要因となっていることも確かめられた。一方で、潮汐主要成分である、半日・１日周期の成分は増大傾向となっていた。このような傾向が、カムチャッカ半島地震の後で間隙圧応答に変化が生じているのかについても、当日議論する予定である。
謝辞：本研究は、科学研究費助成事業「南海トラフにおける歪蓄積・解放過程をナノスケールで監視する観測システムの確立」(JP24H00339) からの助成を受けた成果である。
参考文献：Ariyoshi, K. et al. (2025). "Optimization of Pore Pressure Observation in a New Borehole Off the KII Channel: Toward High-Precision Extraction of Crustal Deformation Components," 2025 IEEE Underwater Technology (UT), Taipei, Taiwan, pp. 1-4, doi: 10.1109/UT61067.2025.10947381.