海中音波T波を用いて2023年10月鳥島近海(孀婦海山)の津波に迫る

武村俊介 1 ・久保田達矢 2 ・三反畑修 1
1 東京大学地震研究所, 2 防災科学技術研究所

Takemura, S. 1 , Kubota, T. 2 , Sandanbata, O. 1 , (2024). Successive tsunamigenic events near Sofu Seamount inferred from high-frequency teleseismic P and regional T waves. Journal of Geophysical
Research: Solid Earth, 129, e2024JB029746. https://doi.org/10.1029/2024JB029746
1 ERI UTokyo, 2 NIED

 
 2023年10月9日(日本時間)に鳥島近海、孀婦海山周辺を震源とする津波が観測されました。津波の特徴はSandanbata et al. (2024)(プレスリリース:https://x.gd/4myJK)にまとめられています。この津波イベントに対し、先駆的な地震性イベント1個、津波イベントに同期した地震性イベントが14個、米国地質調査所(USGS)により確認されています(図1のSe1~15)。確認された地震性イベントの規模(M4.3~5)は小さく、大きな津波が観測された原因は十分に解明されていません。地震の基礎的な解析によく使われる低周波数地震波(図1灰色線)はイベント間隔が短いため重なり合ってしまい、利用が難しい状況となっています。一方で、高周波数のT波(図1青線;地震波が海底面で海中音波に変換したもので遠方まで十分な振幅で伝わる)は、それぞれの地震性イベントを分離して解析が可能です。そこで、我々はT波の特徴を詳細に調べました。

  津波と同期して観測されたT波は、初動部分(P波・S波)と比べて10倍以上の振幅をもち、継続時間は70秒以下でした。図2のような地震波伝播シミュレーションを網羅的に行ったところ、このような観測T波の特徴を再現するには、震源を海底面のすぐ下(海底面下0.5 km以浅、例えば図2最上段のシミュレーション結果)に設定する必要があることがわかりました。津波とT波が同じ位置で発生したと考えると、海底面下極浅部で発生した現象が大きな地殻変動を引き起こし、地震の規模と比べて大きな津波を引き起こしたと考えることができます。Kubota et al. (2024) によって推定された海底面の隆起量と観測T波の最大振幅を比較すると、比例関係が見出されました。T波は津波よりも速く伝わるため、将来は観測T波の振幅から海底面の隆起量、津波を予測することが可能になるかもしれません。

図1.  DONET M. KMB06観測点で得られた観測T波の包絡線形状(1-5 Hz, 青線)と低周波数地震波(0.02-0.05 Hz, 灰色線)。地図中の星がUSGSによる震央位置、ひし形がM.KMB06観測点の位置。時間は日本時間2023年10月9日3時30分を0秒として描いた。
図2. 孀婦海山周辺に震源を仮定した地震波伝播シミュレーションの結果(M.KMB06観測点における1-5 Hzの地震波形の包絡線)の例。地図中の太いバツ印が震央で、深さとメカニズム解(断層運動様式)を様々に変えてシミュレーションを行った。地図中の星は図1と同様にUSGSの震央位置、バツ印はシミュレーションで仮定した震央位置。バツ印の海底面の深度は2.7 kmである。

参考文献
 Sandanbata, O., Satake, K., Takemura, S., Watada, S., Maeda, T., & Kubota, T. (2024). Enigmatic
tsunami waves amplified by repetitive source events near Sofugan volcano, Japan. Geophysical
Research Letters, 51, e2023GL106949. https://doi.org/10.1029/2023GL106949
 Kubota, T., Sandanbata, O., Saito, T., & Matsuzawa, T. (2024). Accelerating seafloor uplift of
submarine caldera near Sofugan Volcano, Japan, resolved by distant tsunami
recordings. Geophysical Research Letters, 51,
e2024GL108415. https://doi.org/10.1029/2024GL108415