（1）陸域地震観測

（1-1）広域的地震観測

関東・甲信越，紀伊半島，瀬戸内海内帯西部に展開している高感度地震計を用いた広域的地震観測網による観測，および伊東沖（故障中）と三陸沖に設置している光ケーブル式海底地震・津波観測システムを用いた海陸境界域の観測を継続し，地震活動と不均質構造との関係を明らかにする研究を進めてきた．

全国の国立大学や研究機関等によって観測されている地震波形データを収集し，本センターのデータと統合して処理している．これらのデータは，日本列島周辺で発生する地震に対して行った臨時観測データと合わせることによって高密度な観測網となり，より詳細な地震活動が明らかになった．

最近の技術の進展により，観測機器の小型化，省電力化が進み，大規模な観測局舎が必要なくなってきた．さらに伝送経路の光回線化等のため，各観測点の伝送装置の切り替えを進めている．その結果，全観測点に対して，不必要な大規模観測施設は撤去もしくは小型の機器収納ボックスに置き換える等の検討・作業を行っている．光化作業については、陸域の広域的観測網だけでなく火山等も含めると，対象回線数60のうち、2020年度までに40回線について工事完了あるいはモバイル化などで対応を行った．

（1-2）臨時集中観測

日本列島周辺で発生した顕著な地震に対して，それらの地震活動を把握するため，全国の国立大学や研究機関等と共に，臨時地震観測を行ってきた．2011年東北地方太平洋沖地震の発生後には各地で地震活動度が高まり，千葉県，茨城県，栃木県，福島県，長野県に臨時観測点を作り，リアルタイムで連続的にデータを収集している．特に，千葉県，茨城県では，太平洋沖で発生するスロー地震等の検出を目指し，広帯域地震計を設置し，観測を継続している．

（2）地殻変動観測

南関東・東海などにおいて歪・傾斜などの高精度センサーを用いた地殻変動連続観測を行うとともに，GEONET 等によるGNSS 観測結果と比較検討し，地震発生と地殻変動の関係に関する研究を行っている．観測は1970 年頃より長期にわたって継続観測を実施している油壺，鋸山，弥彦及び富士川の各地殻変動観測所における横坑式観測と，伊豆の群発地震発生地域や想定される南海トラフ地震発生地域などに設置された深い縦坑を用いたボアホールや横坑での観測によって実施されている．前者においては水管式傾斜計と水晶管伸縮計を中心とした観測方式を採用しており，後者においては，ボアホール地殻活動総合観測装置（歪3 成分，傾斜2 成分，温度，加速度3 成分，速度3 成分，ジャイロ方位計から構成されている）あるいは水管傾斜計を用いて観測を継続している．また，全国の地殻変動研究関係者が中心となってデータの公開を進めており，地震研からは鋸山と富士川の両観測所及び伊東，室戸のデータを提供した．なお，弥彦観測所は1967年より53年間にわたり観測を続けていたが，2020年度に閉所した．弥彦観測所の傾斜観測記録については地震研究所技術研究報告第26号(2021)に掲載される．

（3）茨城県北部・福島県南東部の地震活動と応力場の研究

2011年東北沖地震以降の活動が継続している茨城県北部・福島県南東部における稠密地震観測網（約60点から構成）の維持・整備を実施するとともに，それらのデータと周辺域の定常観測点のデータとの統合処理を行った．取得された連続波形記録に対して自動処理を施すことで地震活動の解明を行っている（地震予知研究センターの章参照）．

（4）スロー地震モニタリング

西南日本等日本全国に発生するスロー地震のモニタリングを継続的に行っている．近年，ケーブル式海底地震観測システムの整備に伴って日本海溝付近や南海トラフ付近の低周波微動等のスロー地震活動が明らかになってきたが，陸域の広帯域地震観測網のデータを用い、北海道・東北地方太平洋沖、南海トラフ域浅部及び深部における超低周波地震活動の長期間にわたる時空間変化を捉えた．つまり，太平洋プレートやフィリピン海プレートの境界面の形状やプレート運動を仮定してプレート境界面の各グリッドにおいて計算された理論波形をテンプレートとして，防災科研F-netの連続波形データから超低周波地震を検出した．その結果，東北沖の浅部超低周波地震活動は2011年東北沖地震によって大きく影響を受け，東北沖地震の震源域では東北沖地震発生まで小規模な超低周波地震がエピソディックに起き，東北沖地震後は完全に静穏化したのに対して，震源域外側の余効すべり域では東北沖地震後に急激に活発化したことが明らかになった．これらの結果は，東北沖地震後のプレート間すべりの空間分布を反映していると考えられる（Baba et al., 2020a）．一方，南海トラフ域の浅部と深部で検出された超低周波地震活動を比較すると，深部に比べて浅部の方が地震モーメント解放レートが大きく，またその空間的不均質性も大きい．また，浅部超低周波地震の活動度とプレート境界のカップリングの程度には負の相関があり，カップリングの弱い領域ほど活発に活動していることがわかった．さらに，流体が多く存在すると示唆される，地震波速度の遅い領域の周辺で超低周波地震活動が活発であることも明らかになった．流体が豊富な領域では，プレート境界の摩擦強度が低く，カップリングが弱いことが考えられる（Baba et al., 2020b）．さらに、南海トラフにおける地震現象の正確なモニタリング実施にむけ、3次元地震波速度構造でのGreen関数データベースを構築し、それを利用したCMT解析手法を開発した。開発した手法を用いてF-net MTカタログを再解析したところ、海域の地震について深さやメカニズム解の推定を高精度化することに成功した。高精度に推定されたCMT解カタログとこれまでのスロー地震データベースのカタログ、プレート境界のすべり欠損速度を比較することで、南海トラフの通常の地震、スロー地震および固着域の棲み分けを明確に示した（Takemura et al., 2020a）。CMT解カタログは、オープンデータリポジトリであるZenodo（https://doi.org/10.5281/zenodo.3523582）で公開されており、740件以上ダウンロードされている。このような陸域観測網による長期的な解析が力を発揮する一方で、固着域の浅部側で発生する浅部微動をモニタリングするには海底地震観測網を用いる必要がある。しかし、DONETを含む海域観測網の観測波形は海洋堆積物（付加体）、海洋プレートや海底地形の影響を受け複雑化し、簡易的なモニタリング手法では限界がある。浅部微動の定量的モニタリングへ向け、紀伊半島南東沖に展開されたDONET1の観測記録と大規模地震波伝播シミュレーションを併用することで、観測波形に含まれる不均質構造の影響を調査した。プレート境界浅部で発生した微動から輻射された地震波は、直上の付加体による振幅の増幅と継続時間が増大し複雑化することを明らかにした（Takemura et al. 2020b）。

「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」の研究課題「プレート境界すべり現象モニタリングに基づくプレート間カップリングの解明」において，九州東部から四国西部に合計6点における広帯域地震計臨時観測を継続し，不具合の見られる地震計の交換などを行った．さらに，科研費新学術領域研究「スロー地震学」において四国西部，紀伊半島，東海にそれぞれ6点，4点，4点の広帯域地震計を設置し，南海トラフ近傍で発生する浅部超低周波地震と内陸下で発生する深部超低周波地震の観測体制を強化した．さらに，深部超低周波地震の検出手法の改良を行い，検出限界マグニチュードを低下させ多数のイベント検出が可能となった．それに伴い，深部超低周波地震の活動様式が鮮明になりつつある．例えば，豊後水道では通常は約3か月間隔でエピソディックに発生する深部超低周波地震が，長期的スロースリップイベント継続期間中には1か月間隔，及びさらに短い間隔でバースト的活動が頻繁に発生することが分かった．

（5）古文書に記載された地点における稠密地震観測

地震計が発明される以前に発生した地震を調査するため，古文書等の記述をもとにしてその地点の被害状況を知り，その分布から震源地や地震規模の推定を行ってきた．しかし，揺れの強さは，震源からの距離だけに依存したものであるとは言えず，建物の強度，地盤特性，地下構造の違いによって不均質になり，被害の程度に違いが出ることが考えられる．そこで，古文書に書かれている地点を特定し，その地点に地震計を設置し，地震時の揺れを実測することにした．発生した地震による揺れを観測することで，その地点における揺れの特徴を客観的に知ることができる．その分布から，古文書に書かれている記述との比較が可能になり，記述の信頼性を検証することができる．

今年度は，1855年安政江戸地震を対象として研究を進めた．地震研究所から近い，谷中・根津・千駄木の地域には，江戸時代から続く建物や施設があり，過去の地震被害の記述が多く残されている．そこで，それらの記述から被害地点を特定し，地震計を設置することにした．2020年9月1日から現在（2021年3月）まで約半年間， 19か所で臨時観測を行っている．固有周期1秒の3成分一体型地震計を地表に設置し，単一乾電池32本で約2か月間稼働する収録装置でオフライン観測を行った．観測された地震波形は，観測点ごとに最大振幅や卓越周期に違いがみられ，振幅が２倍以上大きくなる地点もあった．この観測を行うことで，古文書等に記述のなかった地点での揺れも推定することが可能になると期待している．

（6）汎用的な利用が可能な稠密地震観測網の開発

場所ごとの不均質な揺れを知るために，多数の地震計を用いた地震観測システムの開発研究を行っている．その場所の揺れは，地盤構造や建築物等の違いによって異なり，被害に差が生じることが知られている．この差を考慮した耐震対策の優先順位や効果的な救援・復旧手段を講ずるためには，多くの地点で揺れを測って，あらかじめ揺れの特性を知っておく必要がある．そこで，小型軽量で設置が容易な安価な地震計を開発することを目的として，MEMSを利用した地震記録収録伝送装置を開発している．

昨年度は，近距離無線を利用して，データを伝送する仕組みを開発したが，今年度は，データを中継する機能を開発した．地震研究所だけでなく本郷キャンパス全体の21か所に観測範囲を広げた試験観測を行った．ここで利用している電波は，省電力を実現するため，微弱である（乾電池2個で1年間の連続稼働）．そのため，地震研に設置した中央集約装置へ直接送ることはできない．そこで，となりの機器までデータを送り，そこからバケツリレー形式で，その隣の観測装置へ伝送する仕組みを構築し，最終的に中央集約装置へ届けられるようにした．実際に地震が発生し，それを検知すると，一定時間の記録を保存し，となりの観測機器へ送ることができた．今後は，もっと観測機器を増やしたときに自動的に最適なネットワークが組み上がり，迅速にデータの収集が可能なシステムを構築する予定である．

（7）地殻活動モニタリングシステム構築

地震活動や地震波観測記録を基にした地殻活動の現況のモニタリング，新たな地震学的な現象の発見・研究テーマの創出等，所内研究活動の更なる活性化を目的とした計算機システムを新たに構築した．本システムはリアルタイムで流通する高感度地震連続記録を長期間一元的に整理蓄積し，所内研究者に広くデータ利用可能な環境を提供している．さらに，連続あるいはイベント波形データに様々な自動解析処理を施した結果を閲覧可能なwebシステムを構築し，観測点毎の連続波形画像，深部低周波微動モニタリング用エンベロープ画像，広帯域マルチトレース，近地地震・遠地地震波形画像等の作成・閲覧に関する運用，新たなモニタリング手法の開発，所内公開を継続的に実施している．