数理的手法で迫る丸い地球の粘弾性変形：巨大地震は火山地下の応力をどう変化させるか

今年度は、昨年度開発した、地震によって地球内部に生じる粘弾性変形の計算手法を、実際の地震に適用することを試みた。最初の地震として、観測データが比較的多い平成23年（2011）東北地方太平洋沖地震（以降、2011年東北沖地震）を選んだ。本来の目的である応力や歪などの内部変形を見積る前に、まず地表の重力変化と変位を計算し、理論計算結果が、実際の観測結果を再現できるかを確かめた。計算結果に影響を与えるパラメータである断層上のすべり分布や、弾性層の厚み、粘性といった地球の内部構造が妥当であることを確かめるためである。その際、観測された重力に顕著なトレンドの変化が見られた2014年夏以降の観測データに的を絞った。それ以前の変化の原因は粘弾性ではないと考えるのが妥当だからである。比較の結果、2014年夏以降は、重力変化、変位ともに変化率のオーダーとしては概ね計算値が観測値を再現できていることが確かめられた。次に内部の体積歪を計算し、地表の重力変化と比較した。その結果、粘弾性層の歪の影響を考慮しなければ、地表の重力変化が説明できないことが分った。言い換えれば、地上の重力変化は粘弾性層の緩和の様子を見ていることになると考えられる。以上を踏まえ、2011年東北沖地震によって富士山直下に生じる応力変化を計算した。計算結果にみられる特徴は、時間の経過とともに応力が変化し、地震発生後数十年が経過すると、応力の符号が変化することである。地震による応力変化が火山活動に影響を与えるとすれば、符号の変化は、火山活動に対する評価が逆転することを意味する。このことは、地震による応力変化を見積る際には、粘弾性を考慮しなければならないことを示している。地上の重力変化と内部体積歪変化の計算結果を学会で発表した。また、以上の成果を、昨年度の成果とあわせて、学位論文にまとめた。

今年度は、昨年度開発した、地震によって地球内部に生じる粘弾性変形の計算手法を、実際の地震に適用することを試みた。最初の地震として、観測データが比較的多い平成23年（2011）東北地方太平洋沖地震（以降、2011年東北沖地震）を選んだ。本来の目的である応力や歪などの内部変形を見積る前に、まず地表の重力変化と変位を計算し、理論計算結果が、実際の観測結果を再現できるかを確かめた。計算結果に影響を与えるパラメータである断層上のすべり分布や、弾性層の厚み、粘性といった地球の内部構造が妥当であることを確かめるためである。その際、観測された重力に顕著なトレンドの変化が見られた2014年夏以降の観測データに的を絞った。それ以前の変化の原因は粘弾性ではないと考えるのが妥当だからである。比較の結果、2014年夏以降は、重力変化、変位ともに変化率のオーダーとしては概ね計算値が観測値を再現できていることが確かめられた。次に内部の体積歪を計算し、地表の重力変化と比較した。その結果、粘弾性層の歪の影響を考慮しなければ、地表の重力変化が説明できないことが分った。言い換えれば、地上の重力変化は粘弾性層の緩和の様子を見ていることになると考えられる。以上を踏まえ、2011年東北沖地震によって富士山直下に生じる応力変化を計算した。計算結果にみられる特徴は、時間の経過とともに応力が変化し、地震発生後数十年が経過すると、応力の符号が変化することである。地震による応力変化が火山活動に影響を与えるとすれば、符号の変化は、火山活動に対する評価が逆転することを意味する。このことは、地震による応力変化を見積る際には、粘弾性を考慮しなければならないことを示している。地上の重力変化と内部体積歪変化の計算結果を学会で発表した。また、以上の成果を、昨年度の成果とあわせて、学位論文にまとめた。