P波前重力信号地震学の創生：重力弾性完全結合モデルによる理論と観測の統合

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地震の動的破壊は、断層周辺と地震波が伝播する場所の両方に質量の変化をもたらします。これにより生じる重力ベクトルの変化はほぼ瞬時に伝わるため、P波より早く地震観測点に到達します。このP波の前に到達する重力ベクトル信号（P波前重力信号）は幾つかの大地震で検出されてきましたが、観測記録の垂直成分に限られていました。これは水平記録の雑音レベルが高いためです。本研究は、2011年東北地方太平洋沖地震（Mw 9.1）に対するHi-net高密度傾斜計アレイデータを解析し、水平成分のＰ波前重力信号を探しました。現実的な地球構造モデルに対して計算された３成分合成波形の信号強度の分布に基づいて水平成分記録をスタッキングし、雑音レベルを明瞭に超えた水平信号を特定しました。さらに、F-net広帯域地震計アレイデータの垂直信号と組合せ、波形逆解析から震源パラメータを推定し、地震の傾斜角とマグニチュードをそれぞれ11.5ー15.3°とMw 8.75ー8.92の範囲に制約しました。従来の「地震波形」の解析においては、浅い地震に対して傾斜角とマグニチュードは二律背反の関係にあり両者を同時に決定できませんでした。この研究は、P波前重力信号の3成分を解析することで、この二律背反問題を解決できることを示しました。これを受けて、本研究では、この新たに見いだされた信号特性を理解することを目指して、理論波形合成計算コードを用いた数値実験を行いました。この数値実験には、従来の長周期地震波形合成計算と同じ弾性重力完全結合の方程式を用いて現実的な地球構造におけるP波前重力信号の波形合成を可能にする用いる計算コードを用いました。これは、これまでに提案されてきた計算法と異なり、一切の近似計算をしていないことが特徴であり、また現実的な時間で実用制度の波形を得ることができます。