東北地方太平洋沖地震の地震記録の分析と地震動シミュレーション
距離減衰式の検討と３次元FEMによる地震波の計算
東北地方太平洋沖地震は，これまで日本で観測されたことのないマグニチュード9の地震であり，1000点以上の観測点で貴重な地震記録が得られた。本論文では，多数得られている観測記録を用いて距離減衰式による地震動の分析を行った。距離減衰式と比較すると，周期0.5秒以下の短周期成分は平均的な値であるが，周期1.0秒以上の長周期成分は小さいことがわかった。また，3次元FEMによる地震動の数値シミュレーションを行った。 400km×700kmの領域地盤モデルと200km×475kmの震源をモデル化した。地表面の計算結果より，複雑な破壊にともなう地震波の広がりを面的に把握した。最初に破壊開始点の陸寄りで破壊が進行し，次いで日本海溝沿いで大きな破壊が起こり，破壊開始後150秒頃には首都圏中心部にも波動が到達し，300秒でも地震の揺れが続いている様子がわかった。なお，波形レベルの一致度はまだ十分ではなかった。今回用いた震源モデルが，周期数百秒に至る長周期成分を対象としたものであるため，工学的に重要な周期20秒程度までの周期帯の精度を上げる必要があると考えられる。近値のインバージョン解析等を参考にして震源モデルを改良し，さらに精度を上げることを今後の課題としたい。
| キーワード： | 東北地方太平洋沖地震，地震動，距離減衰式，有限要素法 |
＊１ 技術センター 建築技術研究所 防災研究室
Analysis of Observed Ground Motion and Simulation of the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake
Comparison to Attenuation Relationship and Numerical Simulation by 3D FEM
Seismic ground motions from the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake were recorded at more than 1,000 observation stations. In this paper, we analyzed the observation records and compared them to an empirical attenuation relationship. Short period components less than 0.5 seconds were ordinary values. Long period components exceeding 1.0 seconds were smaller than those predicted by the attenuation relationship. Moreover, we carried out a numerical simulation of the earthquake ground motions using a three-dimensional finite element method. We constructed a subsurface ground structure model 400 km by 700 km and a seismic source model 200 km by 475 km. Based on the results at the ground level, we clarified the propagation of seismic waves generated by the seismic source under a complex rupture process. The first rupture process occurred in the western side of the rupture starting point and the second occurred in the eastern part along Japan trench. The seismic wave reached the center of Tokyo metropolitan 150 seconds later. In a future study, we would like to improve the subsurface structure model and the source model in order to reproduce waveforms at observation stations more accurately.
| Keywords: | the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake, earthquake ground motion, attenuation relationship, finite element method |
*1 Disaster Prevention Research Section, Building Engineering Research Institute, Technology Center
