JP2010091480A - 長周期地震動検知器、長周期地震動検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緊急地震速報を用いて長周期地震動が伝わる前に長周期地震動の発生を検知する。
【解決手段】長周期地震動検知器３０は、報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を記憶しておく。緊急地震速報Ｓよりマグニチュード、震源深さ、震央距離を抽出し、マグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を充足することが判定された場合に、長周期地震動の発生を検知したことを示す長周期地震動検知信号Ｇを出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、長周期地震動検知器、長周期地震動検知方法に関する。

地震波にはＰ波とＳ波の２種類がある。Ｓ波は、地震被害の原因となる横揺れの波（主要動）である。Ｐ波は、Ｓ波より早く伝搬するが、振動の大きさはＳ波より小さい縦揺れの波（初動）である。地震波の検知手法としては、例えば、特許文献１では、緊急地震速報から得られる震源のマグニチュード、震源位置（緯度、経度）、震源深さ、地震動の到達時間及び大きさだけでなく、予め調査して得られている対象地点の地盤の卓越周期、建物内部ならば建物の固有周期、減衰階数などの動的特性を入力パラメータとしたニューラルネットワークを用いて、地震の主要動（Ｓ波）が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定する技術が開示されている。

ところで、近年、Ｐ波、Ｓ波のつぎに来る長周期地震動（数秒から十数秒程度の周期の表面波）が注目され始めている。長周期地震動によって被害がもたらされるのは、長周期の固有振動数を持つ建物（特に、超高層ビル）である。長周期地震動が発生する地域は、地表面から岩盤まで数キロも柔らかい地盤が続く深い盆地構造を持った地域で発生すると言われている。とりわけ、関東平野の地下深部には「ハーフグラーベン」と呼ばれる複数の基盤の凹みが伏在しており、この「ハーフグラーベン」により長周期地震動が局所的に増幅する可能性があると考えられている。しかし、特許文献１では、長周期地震動を検知する旨の開示がない。

例えば、２００４年１０月２３日の新潟県の中越地方地震では、震源近くの地域が大きな被害を受けただけでなく、長周期地震動によって震源から３００キロ以上離れた東京都内にある超高層ビルのエレベータの一部が損傷する事故が発生した。そこで、エレベータメーカを中心に、ペンデュラムセンサー（例えば、以下に示す特許文献２を参照）や長尺物揺れ予測センサー（例えば、以下に示す特許文献３を参照）等の長周期地震動検知器が開発されている。尚、上記の長周期地震動検知器は、長周期地震動が到達してから検知する仕組みとなっている。
特開２００６−１７０７３９号公報 特開２００７−１５３５２０号公報 特開２００８−１１４９４４号公報

しかしながら、高層ビルのエレベータに上記の長周期地震動検知器を設置しておき、上記の長周期地震動検知器によって長周期地震動の発生を検知した際に最寄り階に停止させるエレベータの管制運転を行ったとしても、最寄り階への停止が間に合わない恐れがある。例えば、超高層ビルには停止階が離れているエレベータ（例えば、停止階が地上階と展望室のある高層階であるエレベータ）があり、このようなエレベータを最寄り階に停止させる前に、長周期地震動の大きな揺れを受ける恐れがある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、緊急地震速報を用いて長周期地震動が伝わる前に長周期地震動の発生を検知することである。

本発明は、長周期地震動を検知する長周期地震動検知器であって、報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件が記憶された記憶部と、緊急地震速報を受信する受信部と、前記緊急地震速報よりマグニチュード、震源深さ、震央距離を抽出する抽出部と、前記抽出部より抽出したマグニチュードが、前記マグニチュードについての条件を充足するか否かを判定するマグニチュード判定部と、前記抽出部より抽出した震源深さが、前記記憶部に記憶された震源深さについての条件を充足するか否かを判定する震源深さ判定部と、前記抽出部より抽出した震央距離が、前記記憶部に記憶された震央距離についての条件を充足するか否かを判定する震央距離判定部と、前記マグニチュード判定部によって前記マグニチュードについての条件を充足することが判定され、且つ前記震源深さ判定部によって前記震源深さについての条件を充足することが判定され、且つ前記震央距離判定部によって前記震央距離についての条件を充足することが判定される場合に、長周期地震動の発生を検知したことを示す長周期地震動検知信号を出力する長周期地震動検知部と、を有することを特徴とする。

また、上記に記載の長周期地震動検知器であって、前記マグニチュードについての条件は、マグニチュードが５．５以上とし、前記震源深さについての条件は、震源深さが５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲内とし、前記震央距離についての条件は、震央距離が１００ｋｍから１０００ｋｍまでの範囲内とすること、としてもよい。

その他の本発明は、長周期地震動を検知する長周期地震動検知方法であって、報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を記憶するステップと、緊急地震速報を受信するステップと、
前記緊急地震速報よりマグニチュード、震源深さ、震央距離を抽出するステップと、
前記緊急地震速報より抽出されたマグニチュード、震源深さ、震央距離が、前記マグニチュードについての条件、前記震源深さについての条件、前記震央距離についての条件を充足するか否かを判定するステップと、
前記緊急地震速報より抽出されたマグニチュード、震源深さ、震央距離が、前記マグニチュードについての条件、前記震源深さについての条件、前記震央距離についての条件を充足することが判定された場合、長周期地震動の発生を検知したことを示す長周期地震動検知信号を出力するステップと、
を有することを特徴とする長周期地震動検知方法。

本発明によれば、緊急地震速報を用いて長周期地震動が伝わる前に長周期地震動の発生を、かなりの確度をもって検知することができる。

＝＝＝長周期地震動が発生したと推定される境界条件＝＝＝
図１は、近年に発生した主な地震の報道を調査して纏めたものである。図１に示した計１３回の地震の中で、岩手・宮城内陸地震、新潟県上中越沖地震、能登半島沖地震、新潟県中越地方地震、宮城県北部地震といった計５回の地震が、首都圏及びその近辺の長周期地震動の発生した地震となっている。

図２は、図１に示した計１３回の地震について震源深さとマグニチュードとの関係をプロットした二次元グラフである。図２において、図１に示した計１３回の地震の中で、●印は首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生した地震を示しており、△印は首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生しなかった地震を示したものである。図２において、首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生した計５回の地震の特性としては、マグニチュード５．５以上であり、且つ震源深さ５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲であることを表している。

図３は、図１に示した計１３回の地震について震央距離と震源深さとの関係をプロットした二次元グラフである。図３において、図１に示した計１３回の地震の中で、●印は首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生した地震を示しており、△印は首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生しなかった地震を示したものである。図３によれば、首都圏及びその近辺で長周期地震動が発生した計５回の地震の属性としては、震央距離１００ｋｍから１０００ｋｍまでの範囲であり、且つ震源深さ５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲であることを表している。

以上の結果をまとめると、報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を設定することができる。具体的には、マグニチュードについての条件がマグニチュード５．５以上、且つ震源深さについての条件が震源深さ５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲内、且つ震央距離についての条件が震央距離１００ｋｍから１０００ｋｍまでの範囲内とすることができる。

＝＝＝長周期地震動検知システムの構成＝＝＝
図４は、本発明の一実施形態に係る長周期地震動検知器３０を含めた長周期地震動検知システムの構成を示した図である。尚、長周期地震動検知システムは、気象庁の緊急地震速報に含まれるマグニチュード、震源深さ、震央距離を、上記のマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件と照らし合わせることで、長周期地震動の発生を検知するシステムである。

ＥＰＯＳ（Earthquake Phenomena Observation System）２０は、気象庁の地震活動等総合監視システムのことであり、ＣＰＵ、メモリ、表示装置等によって構成される情報処理装置である。ＥＰＯＳ２０は、震源に近い場所に設置された地震計１０によって観測された情報を解析することで、マグニチュードＭ（地震の規模）、震源距離Ｘ、震央距離Ｙ、震源深さＤ等を推定する。尚、図５には、震源距離Ｘ、震央距離Ｙ、震源深さＤの三者の関係を示す。震源距離Ｘは、地震の起きた点（震源）から地表上の観測点Ａまでの距離のことである。震央距離Ｙは、地震の起きた点（震源）の地表上の真上の点（震央）から観測点Ａまでの距離のことである。震源深さＤは、最小Ｄｍｉｎから最大Ｄｍａｘまでの範囲であり、震央距離Ｙは、最小Ｙｍｉｎから最大Ｙｍａｘまでの範囲である。ＥＰＯＳ２０は、これらの推定した情報を有した緊急地震速報を配信するものである。

長周期地震動検知器３０は、記憶部３１、受信部３２、抽出部３３、マグニチュード判定部３４、震源深さ判定部３５、震央距離判定部３６、長周期地震動検知部３７を有しており、ＥＰＯＳ２０から受信した緊急地震速報Ｓに基づいて長周期地震動検知信号Ｇを出力するものである。

記憶部３１は、長周期地震動が発生したと推定される上記のマグニチュードについての条件（マグニチュード５．５以上）、震源深さについての条件（震源深さ５ｋｍから２５ｋｍ）、震央距離についての条件（震央距離１００ｋｍから１０００ｋｍ）を記憶する。記憶部３１は、例えば、レジスタやＲＯＭ等により実現される。

受信部３２は、ＥＰＯＳ２０から緊急地震速報Ｓを受信する。受信部３２は、例えば、アンテナ等により実現される。抽出部３３は、受信部３２により受信された緊急地震速報Ｓに含まれるマグニチュードＭ、震央距離Ｙ、震源深さＤを夫々抽出する。

マグニチュード判定部３４は、記憶部３１に記憶されたマグニチュードについての条件（マグニチュード５．５以上）を参照して、抽出部３３により抽出されたマグニチュードＭが当該マグニチュードについての条件を充足するか否かを判定する。尚、そして、マグニチュード判定部３４は、この抽出されたマグニチュードＭがマグニチュードについての条件を充足することを判定したとき、判定フラグＦ１を長周期地震動検知部３７に出力する。

震源深さ判定部３５は、記憶部３１に記憶された震源深さについての条件（震源深さ５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲）を参照して、抽出部３３により抽出された震源深さＤが当該震源深さについての条件を充足するか否かを判定する。そして、震源深さ判定部３５は、この抽出された震源深さＤが、震源深さについての条件を充足したとき、判定フラグＦ２を長周期地震動検知部３７に出力する。

震央距離判定部３６は、記憶部３１に記憶された震央距離についての条件（震央距離１００ｋｍから１０００ｋｍまでの範囲）を参照して、抽出部３３により抽出された震央距離Ｙが当該震央距離についていの条件を充足するか否かを判定する。そして、震央距離判定部３６は、この抽出された震央距離Ｙが、長周期地震動が発生したと推定される震央距離についての条件を充足したとき、判定フラグＦ３を長周期地震動検知部３７に出力する。

長周期地震動検知部３７は、マグニチュード判定部３４より判定フラグＦ１が入力され、且つ震源深さ判定部３５より判定フラグＦ２が入力され、且つ震央距離判定部３６より判定フラグＦ３が入力された場合、緊急地震速報より長周期地震動の発生を検知した旨を示す長周期地震動検知信号Ｇを出力する。

図６は、新潟県上中越沖地震の事例において緊急地震速報として第１報から最終報までの内容を纏めたものである。尚、図７に示すように、長周期地震動が関東地方に伝わったのは（１０時１４分２５秒）、緊急地震速報の第１報から約５６秒後である。長周期地震動検知器３０において上記のマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を設定したとすると、緊急地震速報の第１報（１０時１３分２９．３秒、マグニチュード６．２、震源深さ１０ｋｍ）より長周期地震動を検知することができる。これにより、例えば、長周期地震動が関東地方に伝わる前に、長周期地震動検知器３０より出力された長周期地震動検知信号Ｇを用いてエレベータの運転を停止することが可能である。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、マグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件は、記憶部３１に記憶されているが、その記憶部３１はマグニチュード判定部３４、震源深さ判定部３５、震央距離判定部３６が備えるようにしてもよい。この場合、各判定部３４、３５、３６には、マグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件をレジスタやメモリ等に記憶されるようにしてもよいし、各判定部のアルゴリズムとして記憶されるようにしてもよい。

また、長周期地震動検知器３０によって検知された長周期地震動検知信号Ｇを、上記のようにエレベータの管制運転（長周期地震動検知信号Ｇによってエレベータを最寄り階に停止）に適用する以外にも、例えば、工事現場や建設現場におけるクレーンへの警報やその運転制御、建設現場や高層ビルにおける高所作業者（窓ふき等）への警報や作業床の運転制御、遊技場における遊技施設への警報やその運転制御等にも適用することができる。

近年に発生した主な地震の報道を調査して纏めた図である。 図１に示した計１３回の地震について震源深さとマグニチュードとの関係をプロットした二次元グラフを示した図である。 図１に示した計１３回の地震について震央距離と震源深さとの関係をプロットした二次元グラフを示した図である。 長周期地震動検知器を含めた長周期地震動検知システムの構成を示した図である。 震源距離、震央距離、震源深さの三者の関係を示した図である。 新潟県上中越沖地震の事例において緊急地震速報として第１報から最終報までの内容を纏めたものである。 図６に示した新潟県上中越沖地震の事例において緊急地震速報の第１報により長周期地震動が関東地方に伝わる前に長周期地震動の発生を検知できることを示した図である。

符号の説明

１０ 地震計
２０ ＥＰＯＳ（Earthquake Phenomena Observation System）
３０ 長周期地震動検知器
３１ 記憶部
３２ 受信部
３３ 抽出部
３４ マグニチュード判定部
３５ 震源深さ判定部
３６ 震央距離判定部
３７ 長周期地震動検知部

Claims (3)

1. 長周期地震動を検知する長周期地震動検知器であって、
   報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件が記憶された記憶部と、
   緊急地震速報を受信する受信部と、
   前記緊急地震速報よりマグニチュード、震源深さ、震央距離を抽出する抽出部と、
   前記抽出部より抽出したマグニチュードが、前記マグニチュードについての条件を充足するか否かを判定するマグニチュード判定部と、
   前記抽出部より抽出した震源深さが、前記記憶部に記憶された震源深さについての条件を充足するか否かを判定する震源深さ判定部と、
   前記抽出部より抽出した震央距離が、前記記憶部に記憶された震央距離についての条件を充足するか否かを判定する震央距離判定部と、
   前記マグニチュード判定部によって前記マグニチュードについての条件を充足することが判定され、且つ前記震源深さ判定部によって前記震源深さについての条件を充足することが判定され、且つ前記震央距離判定部によって前記震央距離についての条件を充足することが判定される場合に、長周期地震動の発生を検知したことを示す長周期地震動検知信号を出力する長周期地震動検知部と、
   を有することを特徴とする長周期地震動検知器。
2. 請求項１に記載の長周期地震動検知器であって、
   前記マグニチュードについての条件は、マグニチュードが５．５以上とし、
   前記震源深さについての条件は、震源深さが５ｋｍから２５ｋｍまでの範囲内とし、
   前記震央距離についての条件は、震央距離が１００ｋｍから１０００ｋｍまでの範囲内とすること、
   を特徴とする長周期地震動検知器。
3. 長周期地震動を検知する長周期地震動検知方法であって、
   報道された複数の長周期地震動が発生した地震におけるマグニチュード、震源深さ、震央距離を統計処理した結果に基づいて決定された、当該長周期地震動が発生したと推定されるマグニチュード、震源深さ、震央距離についての条件を記憶するステップと、
   緊急地震速報を受信するステップと、
   前記緊急地震速報よりマグニチュード、震源深さ、震央距離を抽出するステップと、
   前記緊急地震速報より抽出されたマグニチュード、震源深さ、震央距離が、前記マグニチュードについての条件、前記震源深さについての条件、前記震央距離についての条件を充足するか否かを判定するステップと、
   前記緊急地震速報より抽出されたマグニチュード、震源深さ、震央距離が、前記マグニチュードについての条件、前記震源深さについての条件、前記震央距離についての条件を充足することが判定された場合、長周期地震動の発生を検知したことを示す長周期地震動検知信号を出力するステップと、
   を有することを特徴とする長周期地震動検知方法。