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» 2005年11月24日 17時39分 UPDATE

コンテンツ時代の未来予想図:地球の“わななき”を感じる「地球シミュレータ」――3次元プレート境界モデルからの地震予測 (1/2)

スーパーコンピュータ「地球シミュレータ」にGPSの測位データをリアルタイムで入力するプロジェクトが始まった。同プロジェクトにより、地球シミュレータはわれわれに何を教えてくれるのだろう。

[中村文雄,ITmedia]

この記事は、オンライン・ムック「コンテンツ時代の未来予想図」のコンテンツです。前回の記事と併せて読むことで、さらに楽しくご覧いただけます。

 東京大学大学院理学系研究科の松浦充宏教授が中心となって2005年に開始されたプロジェクト「観測・計算を融合した階層連結地震・津波災害予測システム」は、まさに地球シミュレータに感覚を与えるものだ。科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業に採択されたもので、地球シミュレータにリアルタイムでGPS測位データを入力して、プレート運動の分析から地震や津波を予測する研究を推進する。

 これまで、地球シミュレータにリアルタイムのセンサー情報が直接入力されたことはなく、新たな地球シミュレータの利用法として注目されている。松浦教授は、2002年から地球シミュレータを利用して「日本列島域の地殻活動予測シミュレーション」の研究を行っており、その発展形がこのプロジェクトとなる。

 松浦教授の研究を説明する前に、地殻のプレート移動について説明しておこう。

 地球の表面にはプレートと呼ばれる岩盤の固まりが全部で十数枚あり、日本周辺にはフィリピン海プレート、ユーラシアプレート、太平洋プレート、北アメリカプレートの4枚のプレートが存在する。これら4枚のプレートは年間数センチという速度で移動しており、プレートの境界で生じるゆがみによってエネルギーが蓄積されている。ゆがみエネルギーの蓄積が何らかのきっかけで解消されるときに断層の大きな滑りが起きて地震となる。

 例えば、フィリピン海プレートはユーラシアプレートの下に潜りこんでいるが、潜りこむ際に生じるゆがみエネルギーによって東海地震、東南海地震、南海地震が、それぞれ90年から150年の間隔で発生している。およそ100年の間には数メートルのプレート移動があるわけだが、その間に蓄積したゆがみエネルギーに断層が耐えられなくなって地震が発生する。

 もし、そのゆがみエネルギーの蓄積の程度を把握できれば、プレート境界で起きる地震を予測できる。そこで、松浦教授はプレート境界の状態を表現できる3次元プレート境界モデルを作成し、プレート起因の地震について研究を行ってきた。3次元プレート境界モデルは、過去に発生した膨大な数の地震データから解析された、プレートの境界面の形と摩擦特性などのデータから構成されている。プレートの境界面を、約5万4000個の「双3次スプライン」という釣り鐘状の3次曲線で表現している。3次曲線の幅(釣り鐘の直径)は32キロとし、3次曲線を8キロごとに重ねることで日本周辺にある4枚のプレートの境界面に近似させた。各面に摩擦特性などのデータを挿入して計算すれば、プレートの境界で起きている現象を説明できる。

0001kyoukai.jpg ユーラシアプレートと太平洋プレート、フィリピン海プレートの3次元プレート境界モデル

 3次元プレート境界モデルの構築が可能になったのは1990年代に入ってからで、それまではプレート境界の実態がつかめず、コンピュータによるシミュレーションは難しかった。しかし、松浦教授らの研究によって、プレート境界における断層の動きが法則化できたことで、3次元プレート境界モデルのような現実に近似したモデルの構築が可能になり、コンピュータシミュレーションによる研究が急速に進展した。

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