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2021年秋号

萌芽のきらめき?结実のとき

「もっと速く、正确に」を追求。紧急地震速报システムの立役者

山田真澄
防災研究所 助教

けたたましい音で鸣り响く不协和音で、地震の発生を知らせる紧急地震速报。速报から揺れが起こるまでの时间は、数秒から数十秒。安全な场所に移动したり、避难したり、このわずかな数秒の行动が被害の状况を大きく左右する。いまや当たり前のように携帯电话などに通知される紧急地震速报だが、现在、稼働しているシステムは2代目。东日本大震灾の失败をふまえて改良されたシステムの土台を筑いたのが山田真澄助教だ。

山田真澄助教

地震が起こると、振动は波となり地中を伝う。地震波と呼ばれるこの波が地表に到达すると、私たちは地面が「揺れた」と感じる。地震波にはいくつかの种类があり、建物の倒壊などの甚大な被害を引き起こすのは波と呼ばれる强い振动。気象庁の运営する紧急地震速报は、危険な厂波の到达を携帯电话やテレビなどを通して知らせるシステムだ。

「一般向けに紧急地震速报の提供を开始したのは2007年。これまでに200回以上の地震を知らせてきました。现在のシステムは、2011年の东北地方太平洋冲地震（东日本大震灾）での経験をふまえ、新たに改良したものです」。新システムに使われる震源决定の手法を开発したのが山田真澄助教。丁寧な口ぶりに责任感がにじむ。

东日本大震灾后に増えた紧急地震速报の误报

紧急地震速报は、厂波よりも先に地表に到达する笔波を利用し、地震の到来を知らせるもの。厂波に比べて揺れが小さく、速度の速い笔波を検知すると、即座に震源地とマグニチュードを推定。最大震度を5弱以上と推定した场合に、震度4以上の揺れが予想される地域に速报を発信する。しかし、东北地方太平洋冲地震の発生以降、予想震度と観测震度とに误差が生じたり、震源地を误って発信するなどの误报が多発。「すぐさま気象庁と共同で、新たなシステムの开発に着手しました」。

当时のプログラムの误报の原因は、同时刻に别の场所で発生した地震を1つの地震と认识してしまうこと。东北地方太平洋冲地震の影响で余震が多発したことで、隠れていた课题が浮き彫りになった。小规模の地震で速报が発表されると、交通机関の运行に影响を与えるなどの混乱を招く恐れがある。「震源决定时の计算プログラムを见直し、复数の地震が同时に発生しても、区别して処理できる震源决定の手法『滨笔贵法』を开発しました」。开発からわずか2年后の2016年には、この手法を导入した紧急地震速报のシステムが动き始めた。「学术研究は、成果を出してすぐに実用化へと结びつくことの少ない世界です。社会に実装され、役に立てた実感を味わえたのは嬉しかったです」。

最先端をけん引する日本の地震研究

日本は世界有数の地震大国。1年间に世界で起こる地震の1割、マグニチュード6を超える地震ではおよそ2割が日本の周囲で発生する。「ゆえに、紧急地震速报の技术は日本がトップランナーです」。

技术の础となるのは、高い密度で日本中に张り巡らされた地震観测网。1995年の兵库県南部地震（阪神?淡路大震灾）を机に整备が进んだ。紧急地震速报の処理に使う地震観测点は、日本国内におよそ1000か所。地震発生后に揺れを记録する震度観测点に至っては4000か所以上が设置されている。気象庁や防灾科学技术研究所、大学など、管理者は様々だが、観测データはすべてオンライン上に公开され、世界中から利用可能。「故障时はすぐに修理?交换する体制も整い、途切れることなく地震を记録しています。これだけのデータを公开する国はほかになく、他国の地震学者にとっても、日本のデータは贵重な研究材料です」。

地震の発生が多ければ、紧急地震速报の発信回数も増える。「システムというのは、失败をふまえて改良する过程で进化します。経験値の违いは精度に直结します」。アメリカや台湾、メキシコなどでも紧急地震速报は导入されているが、地震発生から発信までのタイムラグは大きいという。「市民に闻いても、『いつも遅れて通知がくるあれね』と関心は高くありません。日本の紧急地震速报は、地震の観测から配信までを1秒以内で処理します。日本のシステムに学びたいという声は多く、シンポジウムなどを通して积极的に情报発信しています」。

観测技术の进歩が地震学の未来を拓く

地震とは、地中で起こる岩盘のずれが引き起こす现象。地震学者にとって难仪なのは、现象そのものを直接に目で见られないこと。「地震について分かっているのはほんの一握り。そのわずかな情报を手掛かりに、地表からその姿を捉えようと研究者たちは苦心しています」。

目视できない地震を捉える材料となるのが、波形などの観测データ。しかし、现状はデータ量が全く足りていないという。希望の光は、年々向上する観测技术。「『点』の観测は、その场所の情报しか分かりません。线や面でデータを取得できれば、揺れの変化などを详细に记録できるでしょう」。期待されているのは、光ファイバー?ケーブルを活用した観测。広范囲のデータ取得には多くの地震计が必要で费用がかさむが、この方法なら、すでに设置済みの光ファイバー?ケーブルの両端に机械を取り付けるだけ。「インターネット通信や映像中継用の光海底ケーブルに取り付ければ、かなりの长距离データが取得できます。地震の新たな姿を描けるはず」。

紧急地震速报のさらなる迅速化、正确性の向上を目指す研究のほか、地震计を活用した地すべりの研究にも注力する。地すべりとは、斜面の土砂などが重力で下方へと移动する现象で、豪雨や融雪、地震などが引き金となる。一度に移动する土块の量が多く、家屋や田畑などに甚大な被害を及ぼすこともある。「大规模な地すべりの振动は地震计に検知されます。日本の地震観测网を使えば、地震と同じように発生直后に発生地や规模を検知?発信できるはず。海外では、火山の喷火で崩れた山の土砂が海中に流れ込み、津波を引き起こす『地すべり津波』が报告されています。データを集め、地すべりの検知システムを开発することが目下の目标です」。

予测できない〈想定外〉に备える

新たな现象の発见を目指す科学とは违い、紧急地震速报の研究は现行のシステムの改善を目的とするもの。「新発见こそサイエンスの醍醐味」という考えは根强く、防灾上の重要性に反して研究者は少ないのだという。「私も、みずからの手で情报を手繰り寄せながら、未知の事象に迫るという研究の过程に魅せられた一人です。でも、私にとっての研究は社会に还元されてこそ。理学的なアプローチをとることもありますが、根底には『社会の役に立ちたい』という思いが流れています」。

「1,000年に1度の大灾害」と言われた东日本大震灾から10年。近い将来には、南海トラフ巨大地震の発生も指摘されている。开発の大仕事を终えてなお、「社会のために」という思いが山田助教を駆り立てる。「〈想定外〉の灾害はこれからも起こるでしょう。そのときに紧急地震速报が力を発挥できるよう、改善する努力を続けます。开発以上に、システムを生き続けさせることが重要なのです」。

やまだ?ますみ
1978年、愛知県名古屋市に生まれる。京都大学大学院工学研究科建築学専攻修士課程修了。カリフォルニア工科大学理工学科 Ph.D.課程修了。京都大学次世代開拓研究ユニット助教を経て、2011年から現職。緊急地震速報の精度向上の功績で、2017年に気象庁長官表彰を受賞。