JP2014092454A - 大地震と巨大地震の予知方法、予知装置、予知プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微分操作が持つ時間反転に関する物理的性質を正しく反映する新たな差分操作を確立し、地殻の応力変化を観測したランダムな時系列に適用し、物理法則を用いて大地震と巨大地震が発生する決定論的な自然法則を確立し、その法則を利用し、それら地震の予知を可能とした。
【選択図】図1
Description
/ 100km = 3x10−7となり、この歪量が、毎年、変形している地殻に蓄積される。この歪を発生させる「せん断応力」は、地殻の「剛性率」とその「歪」の積で与えられる。従って、「せん断応力の蓄積率」は、「剛性率」と「せん断歪の蓄積率」との積として推定できる。[非特許文献1]に倣い、地殻の「剛性率」を、3x104MPaとすれば、その率は、9x10−3MPaとなり、年間、略、0.01MPaとなる。更に、[非特許文献1]に倣い、「せん断」を特別に区別したり強調したりする必要がない限り省略し、「せん断応力」を単に「応力」もしくは「ストレス」と呼び、「せん断歪」を単に、「歪」と呼ぶ事にする。また、「MPa」は、圧力の単位の「メガパスカル」で、1MPa
= 106x Paで、1Pa=1N/m2である。「N」は力の単位「ニュートン」である。
= 3.5)で選択される地震のみ抽出する。そして、これら地震の震源(緯度−LAT、経度−LON、深さ−DEP)を、地震が発生した順に辿り、その領域(3次元空間)に痕跡(軌跡)を描く。[図2]にその3次元空間を表示する。x軸を「LAT」、y軸を「LON」、z軸を「DEP」とすると、x-y平面が、地表面となり、z軸が、地殻の深さとなる。地殻内の星印が、発生した地震で、星印を連結した折れ線(矢印の連結)が、地震が描いた軌跡となる。星印の大小は、地震のMの大小を表す。地殻の応力変化が起こすこれら地震の発生(星印)を、仮想粒子の出現とみなすと、この軌跡は、仮想粒子が出現する度、その粒子の位置を直線で連結した軌跡となる。それは、丁度、液体中に浮遊している粒子が、ブラウン運動して描くジグザグした軌跡の様になる。浮遊粒子の運動軌跡は、所定の等間隔時間で、運動している粒子の位置を観測し、その位置を直線で連結して得る。地震発生の場合、震源時(地震の発生時刻)が、仮想粒子を観測した時刻tとなるが、その観測時刻tと粒子の出現順番を示す整数値jとの関係は一意的なので、整数値jを観測時刻とする。[図2]の「x-y-z空間」に、その出現時刻の一例を、0、1、2、‥、として、発生した地震(星印)の横に、付記してある。その仮想粒子の観測値は、3次元空間の位置情報に、応力変化の情報とマグニチュードとを加える事ができる。マグニチュードは、MAGもしくはMと定義する。応力変化は、後述する様に、地震の発生時刻の差である発生間隔時間(INT)に出現すると仮定できるので、INTをその応力変化の観測値とする。これら観測値が、(LAT、LON、DEP、INT、MAG)からなる5つの震源要素となる。従って、仮想粒子の運動は、3次元から5次元へと拡張した観測空間で記述できる。観測空間の次元数は、更に、追加できる。例えば、地震の発生は断層の破壊運動なので、断層面の向き、傾き、すべり方向等の地震の破壊メカニズム要素も観測値に加える事ができる。この様に拡張した空間に描いた軌跡の各座標軸成分が、地震の各要素の時系列データとなり、地震の発生順番を示す整数値jが、各時系列に共通な時間となる。整数値のjを時間とする事は、自然科学、工学等における情報や現象を時系列化する際、古くから頻繁に用いられている概念である。従って、時刻tで発生した地震が観測空間に描く軌跡は、時刻jで観測された仮想粒子が、その観測空間に描く運動軌跡と同等に取り扱う事ができるので、その粒子運動の位置、速度、加速度を用いて、地震の発生の変化を記述できる。この時系列化の背景技術と作成の仕方を、LAT、LON、DEP、INT、MAGからなる震源要素パラメータを用いて、次に述べる。
0番目(最初)の地震が、
(震源時=1983/01/06 09:35:47.50、LAT=北緯34.453度、LON=東経132.607度、DEP=27.0km、MAG=3.5)、
1番目の地震が、
(震源時=1983/01/08 10:36:54.60、LAT=北緯33.817度、LON=東経131.843度、DEP=83.0km、MAG=4.0)、
2番目の地震が、
(震源時=1983/01/17 12:19:49.10、LAT=北緯33.468度、LON=東経132.448度、DEP=48.0km、MAG=4.1)
であったとする。
0番目=(LAT=34.453、LON=132.607、DEP=27.0、INT=X、MAG=3.5)、
1番目=(LAT=33.817、LON=131.843、DEP=83.0、INT=49.0186、MAG=4.0)、
2番目=(LAT=33.468、LON=132.448、DEP=48.0、INT=217.7151、MAG=4.1)
となる。0番目のINT=Xは、その前の地震情報がないので震源時(発生時刻)の差である間隔時間INTが算出できない事を意味する。従って、1番目が時系列データの始まりとなる。この様に作成する時系列の表記方法を次に述べる。
LATとすると、
[ LAT
]=[LAT(1)=33.817、LAT(2)=33.468、・・・]、
LONとすると
[ LON
]=[LON(1)=131.843、LON(2)=132.448、・・・]、
DEPとすると、
[ DEP
]=[DEP(1)=83.0、DEP(2)=48.0、・・・]、
INTとすると、
[ INT
]=[INT(1)=49.0186、INT(2)=217.7151、・・・]、
MAGとすると、
[ MAG
]=[MAG(1)=4.0、MAG(2)=4.1、・・・]、
と表記される。地震の発生順序を示すインデックスjの1、2、・・・が各時系列の時間tとなる。従って、5次元空間(LAT、LON、DEP、INT、MAG)に描かれた地震発生の軌跡の時刻tの各座標軸成分は、LAT(t)、LON(t)、INT(t)、DEP(t)、MAG(t)となる。これら各成分で定められた位置ベクトルは、抽出する地震を選択するために設定した各しきい値、もしくは所定の各基準値からの変位ベクトルともみなす事ができる。従って、仮想粒子の運動が描く軌跡の時刻t(t=j)における各位置成分は、変位成分と同等に取り扱えるので、成分cがLATであれば、その変位d(c,t)を、d(LAT,t)と表記するが、位置ベクトルのLAT成分のLAT(t)と同等である。従って、上記、震源要素cの時系列[c]を、次の[数1]で表記する。
= 4〜4.5とロスアンゼルス付近(Riversideにある観測所を中心とした半径が略120kmの領域内)のMAG = 3〜3.5からなる2つの固有な地震活動の50年余りにわたる時系列(2つのMAG時系列の時間軸には、実時間を使用)は、コーダ波の減衰率(Q−1)の時系列と、略、同位相を取りながら変動する。コーダ波の減衰率の時系列は、地震を発生させる延性部分と脆性部分の遷移領域付近に蓄積された応力の周期的な変動を反映し、振幅の変動値は、略、0.1MPaと見積もられている。この応力の変動が、先の3〜3.5と4〜4.5とからなる固有なマグニチュードを持った地震を、発生させている事になり、地震の発生の変化には、周期的な変動が必然的に存在している。従って、マグニチュードが略3〜4以上の地震を選択しても、それら全体の地震活動に、その周期的な変動が含まれ、その周期が、[特許文献1]で利用した予知の時間の尺度になっていた。また、[非特許文献6]と[非特許文献7]は、その空間と時間的に固有な尺度が、地震予知にも利用できる事を報告している。
(Critical Quiescence for Kobe)と呼んでいる。一方、鳥取県西部地震の予兆を、鳥取の臨界静穏と定義しCQT (Critical
Quiescence for Tottori)と呼んでいる。時間tを横軸に、加速度を縦軸に取り、A(INT,t)を実線、A(DEP,t)を破線、A(MAG,t)を実線として、それら加速度の周期変動の様子を[図3]に描く。ただし縦軸は、上側がマイナス(負)、下側がプラス(正)領域となる。先ず、CQKは、略、2sの周期で変動していた加速度A(DEP,t)の周期が、時刻ta0付近から、A(INT,t)の周期より長くなり始める。そして、時刻ta1で、A(DEP,t)とA(INT,t)とが逆位相となり反転が生じる。反転時、A(INT,t)は、正の方向(INTを増加させる方向)に振幅のピーク値、A(DEP,t)は、負の方向(DEPを減少させる方向)に振幅のピーク値を取り、A(MAG,t)は、負の方向(マグニチュードを減少させる方向)に振幅のピーク値を取る。このCQKの大地震発生の時刻は、t軸上へ記した上向きの破線矢印の箇所で、A(INT,t)が、半周期後に、反転し、振幅の逆のピークに到達した時刻ta2である。次に、CQTも、略、2sの周期で変動していた加速度A(INT,t)の周期が、時刻ta0付近から、先のCQKとは逆に、A(INT,t)の周期より長くなり始め、時刻ta1で、A(DEP,t)とA(INT,t)とが逆位相となり反転が生じる。反転時、A(INT,t)は、負の方向(INTを減少させる方向)に振幅のピーク値、A(DEP,t)は、正の方向(DEPを増加させる方向)に振幅のピーク値を取り、A(MAG,t)は、先のCQKと同様に、負の方向(マグニチュードを減少させる方向)に振幅のピーク値を取る。このCQTの大地震が発生するのは、t軸上へ記した上向き破線矢印の箇所で、A(INT,t)の振幅のピークが、反転し、逆の振幅のピークに到達した時刻ta2である。略2sからなる短い固有な周期(時間的な尺度)を持った2種類のA(INT,t)とA(DEP,t)とA(MAG,t)との振幅及び位相関係が、大地震発生の時刻を定量化する。これら発生時刻は、配列インデックス(地震の発生個数つまりイベント数)のtなので、tと平均的な地震の発生間隔時間との積が、実時間となる。従って、上記、大地震発生の2種類のCQKとCQTの予兆(自然法則)は、2種類の大地震の予知に利用できる。
Hzの周期を持った成分の減衰を表すパラメータQの分布図)において、コーダ波の減衰率の小さい地域にCQK、大きい地域にCQTが分布している。この様に、コーダ波の減衰率により、大地震の予兆が2種類に分類されると言う観測事実は、「大地震発生の予兆は、2種類しか存在しない。」事を示唆している。つまり、予兆が出現しない状態では、プレート運動により延性部分から脆性部分へ、応力が加えられると、コーダ波の減衰率の大小で区別されるMAG
= 3〜3.5とMAG = 4〜4.5からなる2つの固有な地震が作られる。しかし、大地震発生前の予兆が出現した状態では、これら固有地震が、地殻の脆性部分でも作られ始め、地殻は大地震発生直前の臨界状態となる。従って、これら2つのグループの固有地震が、大地震発生と、大地震発生直前の2種類の臨界状態(予兆)の形成に、強く関与している。
6年から- 50年程の予知誤差(誤差=実際の値−予知した値)を、略、+1日に抑える事が可能となっている。更に、その十勝沖地震後、唯一、M6クラスの地震が、2004年5月30日5時56分に、発生した。それは、M6.7の房総半島沖地震であった。選択領域は、北緯34度〜38度、東経136.5度〜142度で囲まれた関東地方の領域で、この地震の予知に成功している。[非特許文献4]にあるように、それは、大地震の発生16日前に予知した発生時刻が、2004年5月30日16時48分であった。時、分への換算は、平均的な地震の発生間隔時間を、小数点以下4桁までを換算した事による。
-d/dtとなり、符号を反転させるので時間反転に対し非対称となる。一方、[数3]と[数4]のΔtをゼロとして得る2次微分操作、d2/dt2、は、時間tを-tとしても、d/d(-t)(d/d(-t))=d2/dt2と符号を反転させない。つまり、時間反転に対し対称となる。また、[数4]が記述する周期振動方程式の一般解D(t)は、次の[数5]で与えられる。
cos(2πft)となり、時間の偶関数、D(t)= D(-t)となる。
0とした[数5]のD(t)=Da cos(2πft)を代入すると、D(t)が、偶関数なので、D(t)=D(-t)となり、次の[数6]、[数7]に示すように、[数2]-[数4]の差分操作は、tを-tとする時間反転の物理的性質を満足しない。なお、[数6]、[数7]の⇒は、tを-tとする時間反転操作をする記号である。
(ディラック)のデルタ関数を用いて導出する。
Sa(-t)なので、次の[数18]に示されるように時間tの奇関数となる。なお、tを-tとする時間反転操作は、⇒記号で表示してある。
Sa(-t)なので、次の[数23]に示されるように時間tの偶関数となる。なお、tを-tとする時間反転操作は、⇒記号で示してある。
= n の場合、
2w+1)、n、kのパラメータで定めた各検出ウエーブレットのフーリエ積分変換が、時系列[c]から抽出する変位D(c,τ)、速度V(c,τ)、加速度A(c,τ)の周波数領域を選択する。それらフーリエ積分結果を、周波数f、複素数
を用いて、次に与える。
= n の場合、D2W(t-τ)は、[数52]から、[数49]のローパス機能に加え、その低い周波数領域の1/2s付近の周波数領域を2重に抽出するバンドパスフィルター機能を持つ。
= k= s= 30〜35とすると、中国・四国・近畿地方に固有な60〜70イベントの周期を持った加速度A(c,t)を抽出でき、[図3]の大地震のCQKとCQT予兆の推移を抽出できる。[特許文献1]は、このCQKとCQTとからなる自然法則を大地震の予知に利用した。しかし、[図6]の各検出ウエーブレットを、[図7]の各検出ウエーブレットに変更すると、[数45]の変位D(c,t)と、[数47]もしくは[数48]の加速度A(c,t)を用いた、[数44]のニュートンの運動の第二法則を、大地震発生の自然法則に適用でき、その物理モデルも構築できる。更に、[図7]の各検出ウエーブレットは、複雑な運動をしている[数1]の時系列[c]から、変位検出ウエーブレットの幅と差分を取る間隔で選択的に抽出した周波数領域にある運動のみ検出する事が可能となる。選択する周波数領域は、変位、速度、加速度を検出する物理的ウエーブレットの周波数特性式、[数式48]、[数式49]、[数式50]、[数式51]で、与えられる。従って、対象とする周波数領域にある運動を選択的に抽出する技術とその物理モデルとを大地震の予知に利用できるので、[特許文献1]の発明の技術の改善ができる。更に、上記2つの物理的性質を満足する変位、1次差分、2次差分検出ウエーブレットを用いると、巨大地震を発生させる地殻の応力変化を、その地殻表面に出現する異常地殻変動として定量化でき、その自然法則も、巨大地震の予知に利用する事ができる。更に、変位検出ウエーブレットと、応力と歪に関する物理法則を用いると、大地震や巨大地震の発生直前に、地殻に蓄積されていた歪エネルギーが急激に解放される自然現象を定量的にモニターでき、このモニター手段を、大地震や巨大地震の予知に利用する事ができる。従って、[特許文献1]の発明には、次の5つの改善可能な項目がある。
(1)大地震発生の時刻(震源時)の予知
(2)マグニチュードの予知
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、CQKとCQT予兆の推移を如何に確定し予知に利用するか
(4)巨大地震の予知
(5)大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の臨界状態を如何にモニターし、大地震、巨大地震の予知に利用するか
これら項目に関する理論及び技術的な背景を順に説明する。
[特許文献1]は、地震発生の2次の変化率である加速度A(c,t)を、[数1]の時系列[c]から、[図6]の差分間隔を、n=k=sと等しくした2次差分検出ウエーブレットを用いて検出した。この時、加速度A(c,t)は、各震源要素間に共通な略2sの短い固有な周期(時間的な尺度)を持って変動するが、大地震発生直前には、通常の地震発生とは異なる2種類のA(INT,t)とA(DEP,t)とA(MAG,t)との振幅及び位相関係が成立する。この2つの特殊な関係が、[図3]に表示した大地震発生のCQK及びCQT予兆であった。この図で、大地震が発生した時刻は、それら予兆を検出した時刻ta1のA(INT,ta1)の振幅のピークが、半周期後に、反転し、逆のピークに到達した時刻ta2である。[特許文献1]は、加速度A(INT,t)が、略2sの周期を持った変動をしているので、予兆検出時刻ta1の半周期前のta0に2sを加算するか、予兆検出時刻ta1に半周期sを加算して大地震発生時刻のta2を予知した。しかし、加速度A(INT,t)の周期は、略2sであるが、振動毎に、変動する。従って、その様な場合も考量し、予兆検出時刻までの前半の半周期を、ta1-ta0とし、この前半の半周期が、後半の半周期と等しいと仮定して、大地震の発生時刻ta2を予知した。しかし、この後半の半周期が、前半と異なる場合、大地震発生の時刻(震源時)の予知には改善が求められる。この改善に、[数45]の変位D(c,t)と[数48]の加速度A(c,t)の間に成立する[数44]のニュートンの運動の第二法則を利用する。
(1)時刻tx2(tx2
> ta2)のD(c,tx2)が、最新の変位となる。
(2)時刻tx1(=tx2-s)のA(c,tx1)が最新の加速度となる。
(3)[数44]の運動の第二法則により最新の加速度A(c,tx1)が作用している変位は、時刻tx1の変位D(c,tx1)であるが、加速度A(c,tx1)の算出には、変位D(c,tx2)も含まれる。
(4)[数1]の時系列[c]の最後(最新)の変位d(c,m)を与える最新の時刻mは、m=tx2+wとなる。
(5)大地震が発生する時刻は、震源要素cをINTとした加速度A(INT,t)が谷(正の方向のピーク)となる時刻ta2となる。
この大地震発生時刻ta2は、[図3]のCQT予兆の大地震が発生する時刻に対応する。ニュートンの運動の第二法則から、時刻ta2の加速度A(INT,ta2)は、変位D(INT,ta2)に作用し、変位D(INT,ta2)は、その振動の山(負の方向のピーク)に在る。[図3]のCQK予兆の大地震発生の場合は、大地震発生時刻ta2で、[図8]のA(c,ta2)とD(c,ta2)の位相関係が、それぞれ反転する。
「加速度A(INT,t)が、正の方向のピーク値に今から到達する時刻ta2を予知する。」事は、
「変位D(INT,t)が、負の方向のピーク値に既に到達した時刻ta2を抽出する。」事になる。
加速度A(INT,t)が正の方向のピーク値に到達する時刻は、変位D(INT,t)が、負の方向のピーク値に既に到達した時刻ta2を用いて、時刻tx1から、(ta2-tx1)イベント後に、大地震が発生すると予知できる。変位D(INT,t)は、時刻tx2から更に(ta2-tx1)イベント進んだ時刻ta3で大地震の発生を、観測する事になる。[数44]で与えられる運動の第二法則が成立する周波数領域は、[数1]の時系列[c]から、パラメータwとsを選択し抽出される。その抽出領域は、[図7]の変位検出と加速度検出ウエーブレットが持つ周波数特性式、[数49]と[数52]のΔtを2w+1として与えられる。従って、変位D(INT,t)の振動の周期は、[数49]で選択された略1/(2w+1)以下の低い周波数領域内で変動し、その2次の変化率を与える加速度A(c,t)は、更に低い周波数の1/sを中心としたバンド幅内で変動する。変位D(c,t)の周期が変動しても、運動の第二法則により、その周期変動に追従して加速度A(c,t)が作用する。従って、加速度A(c,t)の正と負の方向の振幅値のピークに到達する時刻は、差分間隔の時間sだけ先に進んだ変位D(c,t)の負と正の方向の振幅値のピークに到達した観測時刻から予知できる。CQK予兆の大地震の場合は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)が、CQT予兆の場合の逆位相の関係となるので、上記CQT予兆の大地震の場合の議論と変わらない。この様に、[特許文献1]の大地震発生の時刻を予知する技術は、[図3]の加速度A(INT,t)の周期振動に、ニュートンの運動の第二法則を導入し、常に差分を取る時間間隔sだけ先の情報を持つ変位D(INT,t)の周期振動を利用し、変位のピーク到達時刻を、大地震発生時刻とする予知技術に改善できる。又、大地震発生の時刻の予知に震源要素c=INTを利用したが、大地震発生の直前には、A(INT,t)とA(DEP,t)とは逆位相にあるので、A(DEP,t)も利用でき、変位D(DEP,t)の周期振動を利用してもよい。
[特許文献1]の発明における、マグニチュードの程度の予知に関しては、[非特許文献11]にもあるように、地震発生の変化に、地殻の応力場の変化が反映されているというよく知られた自然法則を利用している。具体例としては、北緯32度〜36度、東経131.5度〜136.5度で囲まれた中国・四国・近畿地方に発生したマグニチュードが3.5以上の地震の発生時刻の時間間隔INTの時系列d(INT,m)を利用する。INTのランダム的な変動を平滑するために、例えば、任意な個数、2s個(2s=60〜70)の移動平均、もしくは累積加算を取る。時間に関する固有な尺度(60〜70イベント)は、大地震の予兆を検出する加速度A(c,t)の変動周期に相当する。時刻mのINTの2s個の累積値を、CI(m,2s)と表記する。CI(m,2s)は、2s個の地震発生に、費やした時間なので、CI(m,2s)が、増加すれば、単位時間当たりの地震の数が、減少し、地震活動が静穏になり、応力の蓄積が進む。従って、CI(m,2s)を利用すれば、大地震に至る応力の蓄積が如何に推移するかを観察する事が出来る。例えば、上記中国・四国・近畿地方の場合、次の3つの段階に分類できる。まず1段階目は、地震の数年前から観測される静穏の始まり、次の2段階目は、1年から半年程前に観測される蓄積された応力がピークに到達し応力の蓄積が減少し始めたと判断される臨界静穏状態、そして、3段階目は、応力の蓄積が急激に減少し、大地震の発生数日〜数時間前まで急減少が継続する段階に分類できる。すると、臨界静穏状態に対応する形状の振幅値、大地震の発生数日までに観測される形状全体の幅やその面積の大きさが、蓄積応力が作用する断層形状(長さや幅)や断層面積に比例していると仮定できる。又、後述するように、CI(m,2s)は、地殻に蓄積され開放される歪エネルギーの密度に比例する量となるので、その形状の総面積が、大地震により解放される総歪エネルギーと仮定できる。従って、過去に発生した大地震のM6クラスとかM7クラスとかのマグニチュードの程度とこれら形状の大きさとの比例関係から、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの程度の予知をする事ができる。一方、マグニチュードは、[非特許文献1]によると、MKS単位で、次の[数54]で与えられる。
(c=DEP,INT,MAG)を用いた関係、CQKDとCQTDにそれぞれ変換する。[数45]で、Δt=2w+1とした変位D(c,t)と、差分間隔の時間をn=k=sとした[数48]の加速度A(c,t)を算出するには、時刻tから差分間隔sだけ過去のD(c,t-s)と、sだけ先のD(c,t+s)とを必要とする。しかし、変位D(c,t)の最新の時刻を、[図8]で大地震が発生するta3とすると、加速度A(c,t)が変位D(c,t)に作用している[数44]のニュートンの運動の第二法則が成立する時間tの範囲は、t≦ta3-sである。従って、加速度A(c,t)
(c= DEP,INT,MAG)で定量化した[図3]のCQKとCQTの特別な位相関係が成立する時間の範囲は、t≦ta3-sであるが、変位D(c,t)の周期性を利用し、時刻ta3まで拡張したD(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)とを用いたCQKDとCQTDにそれぞれ変換し、[図9]に、模式的に表示する。変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)は、[数45]で2w+1個の地震発生に関する移動平均で得た値なので、CQKとCQTから変換したCQKDとCQTDは、2w+1個の平均的な地震発生の変化(地震活動)を記述する。また、この移動平均に関して、[数1]で与えられる時系列[c]の最新時刻mは、m
= ta3+wとなる。
kmを持った断層を動かす事ができると推論される。実際、M7.2の兵庫県南部地震の変化量ΔD(DEP,t)=20kmは、[非特許文献16]に報告されている断層幅W=20kmと一致しているので、上記推論は正しい。
kmの断層に作用し、そのせん断応力が、断層の静止摩擦応力を上回り、大地震を発生させる断層運動が生じたと推論される。M7.2の鳥取県西部地震の場合、ΔD(DEP,t)=15kmとなり、[非特許文献17]に報告されている推定断層幅、W=17kmと略一致しているので、推論は正しい。
[図3]のCQKとCQT予兆において、加速度A(DEP,t)とA(INT,t)とが、完全な逆位相とならない波形の反転も観測されている。例えば、[特許文献1]の改善の実施例として後述する2011年3月10日に発生した東北地方のCQKのM6.4地震や2011年7月5日に発生した和歌山県のCQKのM5.5地震等がある。これらの地震では、地震発生日は、[図3]のA(INT,t)が負のピーク値をとる時刻ta2ではなく、A(DEP,t)が、時刻ta2の正のピーク値から更に半周期進んだ負のピーク値を取る時刻となる。その時刻は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)で震源要素cをDEPとした関係図を用いると、時刻ta3となる。この発生時刻のta2からta3への遅延は、上記CQK型の物理モデルによると、時刻ta1からta2の変化量ΔD(DEP,t)で生じるΔF(DEP,t)は、時刻ta2で今にも発生しそうな大地震の断層に作用するせん断応力を誘発する。しかし、そのせん断応力は、変化量ΔD(DEP,t)で生じるとされたΔF(DEP,t)よりも少ない量となり、変化量ΔD(DEP,t)に相当する断層幅を持った断層の静止摩擦応力より小さくなる。従って、そのCQK大地震は、時刻ta2で発生しない。時刻ta2からta3までの変化量ΔD(DEP,t)で生じたΔF(DEP,t)が誘発するせん断応力が更に加わると、断層に作用するせん断応力は、断層面の静止摩擦応力より大きくなり、そのCQK大地震が時刻ta3で発生すると推論される。ただし、この場合でも、時刻ta1からta2までの変化量ΔD(DEP,t)が、断層幅Wに略等しくなる。従って、断層幅Wを持った断層に作用するせん断応力を生み出す源となるΔF(DEP,t)を発生させる物理モデルは、CQKとCQT予兆の加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]に図示した理想的な反転と異なる場合、[特許文献1]の大地震発生時刻と震源の予知技術を改善する。
マグニチュードが8.5より大きな巨大地震にも[数56]や[数57]が成立すると仮定すると、巨大地震の断層長Lの予測が、巨大地震のマグニチュードの予知となる。従って、断層長Lの予測をするために、[特許文献1]に用いた変位、1次差分、2次差分検出ウエーブレットを上記2つの物理的性質を満足する各検出ウエーブレットに変更して、巨大地震発生の自然現象を定量化し、巨大地震の予知に利用する。
太平洋に面する東海岸側の下には、太平洋プレートと固着している領域がある。その固着域は、[図11]に茶色で示され、その下の矢印は、太平洋プレートの西方向への運動方向を示し、固着域もその方向へ動いていた。固着域の西方向への運動が、太平洋に面する東海岸側を引きずり込んでいた(沈下させていた)。一方、大陸プレートの東方向へ矢印で示した運動は、日本海に面する西海岸側を押し上げていた(隆起させていた)。このスローな変形は、長年にわたり生じた変形で、実線からの通常な変形として破線で示されている。
(2)[図12]に描いた予兆的膨らみの発生と発生後の太平洋プレートの西方向への急加速と急停止とからなる異常加速運動
2009年12月8日頃から太平洋に面する東海岸側(大陸プレートの東端)と日本海に面する西海岸側に地殻の膨らみが観察された。大陸プレートの東方向への「押し」に対し、太平洋プレートの西方向への「押し」が強まったプレートの相対運動による膨らみは、「予兆的な膨らみ」として、赤の破線で表示されている。その膨らみは、東海岸側で1mm程、西海岸側で3mm程あった。又、この膨らみは、本州の東海岸側(四国の太平洋側も含む)と日本海岸側でも観察されている箇所がある。又、その「膨らみ」を観測した後、太平洋プレートの赤色の破線矢印で示されている西方向への異常運動が観測された。2010年7月8日頃から、その西方向への運動が加速され始め、2010年12月22日頃に通常の約3倍の西方向への移動速度に達した。その直後から、急減速し、2011年1月27日頃までに急停止した。そして、太平洋プレートの西方向への運動は、3月11日の巨大地震と津波発生まで停止し続けていた。
(3)[図13]に描いたプレート境界の固着領域の壊れ、誘起されたメガスラストが巨大地震と津波を発生させた。
大陸プレートの東端に位置する東日本の地殻の膨らみを支えていた固着域は、太平洋プレートの西方向の運動に耐え切れなくなり、[実施例]で後述する様に、先ず浅い箇所が破壊され、深い箇所が一挙に壊れ、プレート境界で赤色の破線矢印で示す方向にメガスラストを誘起し、東方向の断層運動をし、巨大地震と津波とを発生させた。壊れた固着域は、丸印の破線で表示されている。
mとするオフセット値となる。例えば、上段の南北方向の変位時系列[N]の赤色目盛りの原点(0)上の黒色で記された0.05(メートル、m)が、2000年1月1日の南北方向の変位0mの基準位置からのオフセット値となる。従って、変位ゼロの基準位置は、目盛りが5000倍に拡大されているので、0.05メートル下方の、目盛りの-250に相当する個所となる。又、横軸は、各段に共通な日数の時間軸mで、1目盛は、単位時間の1日(day)である。最下段の時間のウインドウは、任意期間を拡張表示する拡張ウインドウである。時系列[N]の変位d(N,m)の推移は緑色で表示され、上の方向(北の方向)へ移動している。観測値に欠損日があれば、その日を、除去し、前後の日で連結表示している。又、2011年3月8日(m=3940)の最終の変位値は、左側の水銀柱の目盛りに緑色の柱の高さ赤色の原点ゼロの位置からオフセット表示され、その変位の値が、下方(縦軸と横軸が交わる付近)に緑色で0.1182メートルと記されている。又、(E,N,h)の直行座標の関係を図示した。同様に、中段には、東西方向の時系列[E]の変位の推移が、縦軸の拡大率2500倍で表示されている。2000年1月1日の位置からのオフセット値は、縦軸目盛りの原点ゼロで、-0.2mとなる。西方向への変位d(E,m)の総移動量は、10年余りで、0.3896メートルとなっている。又、下段の拡大率は、上段の5000倍と同じで、時系列[h]の変位d(h,m)の上下変動は、10年余り、殆ど無かった事を示している。2000年1月1日の位置からのオフセット値は、ゼロで、縦軸目盛りの原点ゼロ上に、0と表記されている。約0.02メートル(2cm)の日々の上下変動(ジグザグな振幅変動)は、実際に生じる地殻の上下変動とは、全く無関係なGPSの観測に関連する環境ノイズによるものである。もし、GPSステーションで観測する環境に異常が無く、一日に2cmの地殻の上下変動があれば、その地殻変動は、地震発生によるものである。[図15]によると、父島のステーションの通常な西方向への運動は、10年余りにわたり39cm移動していた。その年間の変化率は、約3.9cm/yearとなり、日々の変化率は、約0.11
mm/dayとなる。
mm/dayとなり、上側半面が、V(E,τ)のプラス(東方向)領域となる。この位相平面図に描かれたD(E,τ)-V(E,τ)軌跡から、太平洋プレートの異常加速運動が特定される。西方向への速度V(E,τ)は、2010年7月11日頃まで、最大約0.2
mm/dayであったが、急激に加速し始め、2010年12月22日には、通常速度の約3倍の速度(0.66 mm/day)に到達した。この日には、父島近海でM7.9の大地震が発生している。その発生個所を、時系列[E]上の時刻m=3864(2010/12/22)の個所とD-V位相平面図の軌跡上にM7.9と矢印で表記した。急加速直後に、急減速が始まり、2011年1月27日頃には西方向への運動は停止し、速度V(E,τ)は、ゼロとなり、西方向への運動は、東方向へと逆転し、僅か3-5日後に、その東方向への速度は、0.06mm/dayまで上昇し、巨大地震発生直前の3月8日頃まで、その東方向の速度値は、変化しなかった。2009年12月23日から2011年3月8日の期間(m=3500〜3940)の様子を、[図17]に拡大表示した。拡大図の左下の数値、-0.3896は、2000年1月1日から2011年3月8日までのd(E,m)の総変位量が、西方向へ0.3896mであった事、その下の2500は、縦軸目盛りの拡大率である。D-V位相平面図に於ける変位D(E,τ)の原点は、太い青線で印をした目盛り-400の個所のオフセット値となる。目盛りの倍率が2500なので、このオフセット値は、-0.16mとなる。従って、東西方向の変位時系列[E]は、2000年1年1日の位置を基準にすると、縦軸目盛りの0が、-0.2mと、既にオフセットされているので、D-V図に於ける原点の値は、変位D(E,τ)が、-0.36mとなり、速度V(E,τ)の原点が、0m/dayとなる。変位D(E,τ)が、原点となる縦軸目盛り-400の値を取る個所の時刻は、m=3700の2010年7月11日で、その個所に両矢印と2010/07/11と表記した。D-V位相平面図の速度Vの縦軸目盛り範囲は、±1
mm/dayとなり、上半面がプラス(東方向)領域となる。変位Dの範囲は、原点となるオフセット値から、±4 cmとなり、右側半面が、プラス(原点から東側)領域となる。それら領域の大きさを、両矢印と数値で、D-V図に表記した。又、速度V(E,τ)と加速度A(E,τ)とを、左の縦軸目盛りの0を原点とした相対スケールで、表示した。又これら速度と加速度に含まれている振動の周期の28日を、破線間隔で加速度A(E,τ)上に示した。父島のステーションは3月8日を持って予め運用停止が決定されていて、その最終時刻は、m=3940となる。これら、異常加速運動が観測された上記日時は、変位検出ウエーブレットの幅15日と差分間隔20日による遅れ時間(最低、幅による8日と差分間隔による10日を加算した計18日の遅れ日数)は考慮されていない実時間である。異常運動の確定に費やす日数を考慮すると、50日程を要した急加速運動は、巨大地震が発生する50日程前に終え、その直後、急減速し、西方向への運動は、遅くとも20日程前に、急停止した事を、[数58]の時系列[E]から確認できる。更に、使用した幅(15日)と差分間隔(20日)は、用途別に、任意設定できる。例えば、日々のランダム変動ノイズと[図17]に出現している略28日の地球潮汐の周期とを平滑するために、変位検出ウエーブレットの幅(2w+1)を29日とし、差分間隔を35日とし、異常運動の確定をより正確にする事ができる。その2010年4月2日から2011年3月8日の期間(m=3600〜3940)の様子を、[図18]に拡大表示した。幅(2w+1)は、奇数値となるが、wの値が大であれば、偶数値を使用しても結果に差は無い。又、[数46]の差分間隔nは、偶数値であるが、nの値が大きければ、奇数値を使用しても結果に差は無い。
@ m=3606 M9のラベルと破線矢印で、東西方向の変位時系列[E]のd(E,m)上に表記した。又、異常変位運動を起こした個所には、父島近海の大地震の発生時刻とM7.9を2010/12/22
@ m=3527 M7.9のラベルと両矢印でd(E,m)とV(E,τ)上に表記した。この異常運動とM7.9大地震の発生個所は、D-V図の軌跡上にも矢印とM7.9を表記した。又、M9地震の個所もD-V図に描かれた軌跡上に表記した。巨大地震M9の軌跡は、スパイクノイズの影響で鋭く変化している。このスパイクノイズの影響を取り除くために、3月11日はGPS観測のデータ欠損日だとして、その日の前後のデータを連結し、巨大地震発生前後の変位時系列[E]のm=3300〜3836(2010年5月9日から2011年10月29日)までを、[図20]に拡大表示した。この時系列[E]とD-V位相平面図に描かれたD(E,τ)-V(E,τ)軌跡は、太平洋プレートの西方向への運動が、巨大地震が発生する45日程前に、急停止し、その直後、東方向への運動に反転するが、巨大地震発生後、西方向の運動に戻る。この西方向の運動は小さく150日間ほど継続し、太平洋プレートの西方向への運動に再加速されている。そのD-V位相平面図に描かれたD(c,τ)-V(c,τ)軌跡で表示される予兆の推移は、天気図で表示される台風情報と同等に取り扱える。「台風の芽の発生」は、次に述べる「東日本の通常変形からの膨らみの発生」と見なせる。従って、D-V位相平面図を、巨大地震発生の予報図や予知図として利用できる。
mm隆起し、その直前の隆起速度成分は、0.001mm/dayであった。この東海岸の膨張開始から半年後の2010年7月11日頃から、上記太平洋プレートの西方向への異常な加速運動が観測されたので、膨張が、異常加速を誘起した事になる。この膨張の開始は、巨大地震が発生する約445日前である。幅が400日の変位検出ウエーブレットを用いてその隆起の始まりが観測できたので、その開始の検出は、約245日前(245日=445日−200日)となる。更に、その隆起に、隆起速度成分(上下変動[h]の正の速度成分)を確認するには、巨大地震が発生する約150日前頃となる。なお、その巨大地震が発生した個所のD(h,τ)-V(h,τ)軌跡は、急激に変化する変位と速度データを連結する鋭い下降直線(細線)となり、その箇所をM9と二重線矢印で示した。
mm/yearで移動させ、約2.4mm/year(約0.007 mm/day)で隆起させていた。下段[h]のD(h,τ)とD-V位相平面図に描かれたD(h,τ)-V(h,τ)軌跡とに破線矢印で記した西海岸の予兆的な隆起開始点は(隆起速度成分を持った膨張の開始点は)、東海岸の膨張開始と同時期の2009年12月9日頃である。巨大地震の発生個所は、時系列[h]のd(h,m)上とD(h,τ)-V(h,τ)軌跡に表示した二重線矢印が指す個所である。下段[h]のみを、[図24]に拡大表示した。この拡大図から、巨大地震直前まで、約3
mm隆起し、直前の隆起速度成分は、0.016 mm/dayに達していた事が判明する。また、膨張は、大陸プレートの東方向への速度成分が、0.046 mm/dayから巨大地震直前の0.026
mm/dayまで減速した期間に発生している。更に、この膨張は、太平洋プレートの異常な加速度運動と連動している。時系列d(h,m)とD(h,τ)上に示した2つの二重線矢印と、D(h,τ)-V(h,τ)軌跡の二重線矢印の個所で発生したM9巨大地震は、西海岸側の両津2を、南へ8cm程、東へ71cm程、移動させ、3cm程隆起させた。
mm/yearで移動させ、巨大地震発生約5年前から、それまで東方向への移動成分はゼロであったが、東方向へ5 mm/yearで移動させた。2000年頃まで沈下していたが、それ以降、上下変動は殆んど無く、隆起は、僅か、0.5
mm/year程の隆起速度であった。村上の地殻の膨張は、西海岸(両津2)の予兆的な膨張と同様であった。それは、東海岸の膨張と同時期の2009年12月9日頃の破線矢印で示した個所から始まり、巨大地震直前まで、約3
mm程隆起し、直前の隆起速度成分は、0.012 mm/dayに達していた。この膨張は、大陸プレートの東方向への速度成分V(E,τ)を0.018 mm/dayから-0.008
mm/dayまで減速させた。マイナスは、村上ステーションが東方向から西方向へ反転移動した事を意味する。この反転開始は、東方向への移動速度成分がゼロと観測された時点で、巨大地震発生71日前に始まった。それは、2010年12月22日頃、太平洋プレート(父島のステーション)の西方向への移動速度が最大値となった頃と同時期であり、太平洋プレートの西方向への異常な加速度運動と連動している。[図25]の変位d(N,m)とd(E,m)上に示した2つの二重矢印は、2011年3月11日に巨大地震が発生した個所である。その個所で、巨大地震は、西海岸側寄りの村上を、南へ23cm程、東へ130cm程、移動させた。[図26]から、ゆっくり時間をかけた1
mm余り程度の隆起が、巨大地震後観察されているが、両津2等で観測されている地震直後のシャープな隆起ではない。[図26]の変位時系列のd(h,m)とD(h,τ)上に示した2つの二重矢印は、2011年3月11日に巨大地震が発生した個所である。
M9)とその余震分布も表示した。又、2003年9月26日に発生したM8の十勝沖地震、2010年12月22日に発生した巨大地震の予兆的な父島近海のM7.9地震、巨大地震の前震である2011年3月9日のM7.5地震(3/9
M7.5)とその余震分布も表示した。
Earthのプレート境界付近の海溝の地形図からも、想定できる巨大地震の断層長を簡単に予測できる。従って、[数54]から、その巨大地震のマグニチュードを予測できる。また、発見した巨大地震の予兆の推移を定量的に記述する物理法則を利用すると、地殻の予兆的な膨らみと太平洋プレート(大陸プレートの下に潜り込む海洋プレート)の異常加速運動の検出後、その発生時期は、発生1年程前から予兆の推移状況をモニターしながら予知できる。変位D(c,τ)と速度V(c,τ)のD-V位相平面図を用いた予兆モニターは、台風の進路予測や大きさの同時モニターに相当する。
[特許文献1]によると、地震発生の変化に、地殻の応力場の変化が反映されているという自然法則を定量化した具体例は、北緯32度〜36度、東経131.5度〜136.5度で囲まれた中国・四国・近畿地方に発生したマグニチュードが、3.5以上の地震の発生時刻の時間間隔d(INT,m)を、時刻mまで2s個、累積したCI(m,2s)であった。CI(m,2s)は、2s個の地震発生に、費やした時間なので、単位時間当たりの地震の数が減少すると、CI(m,2s)は増加し、領域の地殻に応力が蓄積されている状況を示す。逆に、大地震が発生し余震の多発等で地震発生数が増加すれば、蓄積された応力が大地震の発生により開放されている状況を示す。従って、CI(m,2s)は、大地震に至るまでの応力の蓄積と大地震発生後の応力開放のサイクルの推移を表す。このサイクルの形状が、[特許文献1]の発明では、マグニチュードの程度の予知に利用された。しかし、CI(m,2s)は、地殻に蓄積され開放される歪エネルギーの密度に比例する量である事も、本願の発明者が、発見したので、その自然法則を次に述べる。
Morment Release-AMR現象)として知られている。従って、大地震と巨大地震のある程度の震源領域と発生時期を予知できる。次に、せん断応力の成分の数、即ち、力学変数の数を特定する方法について、[CI(m,2s)]を、例にとり説明する。
ステップ1:
任意選択した時刻jの値<CI(j,2s),1> (平均個数は1個なので、CI(j,2s)と同一値)と最も近接した値を、Δ<CI(k-j,2s),1>〜0の条件で探す。
ステップ2:
その値が、時刻kの値<CI(k,2s),1> = CI(k,2s)であったとする。
ステップ3:
所定のしきい値THを、例えば、TH=10とかTH=15とかに設定する。設定に関して、時系列[CI(m,2s)]の標準偏差等の統計量を考慮した値でも良い。
ステップ4:
時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変え、Δ<CI(kx-j,2s),1>がTHより大きくなる場合の数を数える。その総数をN1とし、N1をN1/N1で規格化する。従って、r=1の場合、規格化した総数は1となる。
なお、時系列<CI(j,2s),1>は、変動しているので、変動が激しくなると、N1の値は、増加し、時系列がランダムであれば、N1は最大となる。
ステップ5:
時刻j+nとk+nに変位検出ウエーブレットを、それぞれ追加配置し、r=2とした時刻jとkの差Δ<CI(k-j,2s),2>を、所定のしきい値THと比較する。Δ<CI(k-j,2s),2>がTHより大であれば、時刻j+nと時刻k+nの変位成分が大きく寄与している事になる。この様にTHより大きくなる総数N2を、時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変え、ペアーの差の絶対値Δ<CI(kx-j,2s),2>がTHより大となる回数を数え、総回数をN2と、その規格値をN2/N1とする。その値が、例えば、N2/N1〜0.5であったとする。N2は、2個の移動平均後の<CI(j,2s),2>から得るΔ<CI(k-j,2s),2>がTHより大となる総数なので、その平均操作により、N1より少ない数値を取る。N2/N1〜0.5の場合、時系列[CI(m,2s)]の変動を、50%支配している事になり、力学変数の数は、2となる。
ステップ6:
時刻j+2nとk+2nに変位検出ウエーブレットを、それぞれ追加配置したr=3の場合でも([図28]のr=4をr=3とした)Δ<CI(k-j,2s),3>が、THよりも大となると、時刻j+2nとk+2nの変位成分が、依然、寄与している事になる。上記ステップ5と同様のプロセスで、時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変えると、Δ<CI(k-j,2s),3>がTHより大となる条件に適合する総数N3は減少する。規格値がN3/N1〜0.2だったとすると、3番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]の変動への寄与は、20%程度で、力学変数の数は3となる。
ステップ7:
時刻j+3nとk+3nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ6と同様なプロセスをr=4で実施する事になる。[図28]のΔ<CI(k-j,2s),4>が、THより大となる条件を満足する総数を数える。総数N4は激減する。その規格化値が、N4/N1〜0.05だったとする。4番目の力学変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、微小だが、依然存在し、力学変数の総数は4となる。
ステップ8:
時刻j+4nとk+4nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ6、7と同様なプロセスをr=5で実施する。Δ<CI(k-j,2s),5>が、THより大となる条件を満足する総数がN5で、規格値は、r=4の場合と変わらず、N5/N1
〜0.05だったとする。5番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、r=4の場合と同程度で存在し、力学変数の総数は5となる。
ステップ9:
時刻j+5nとk+5nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ8と同様なプロセスをr=6で実施する。Δ<CI(k-j,2s),6>が、THより大となる条件を満足する総数をN6とする。その規格化値が、N6/N1〜0.05となり、r=4、r=5
の場合と同程度だったとする。6番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、r=4、r=5 の場合と同程度で、力学変数の総数は6となる。
ステップ10:
時刻j+6nとk+6nに変位検出ウエーブレットを追加配置し、上記ステップ9と同様なプロセスをr=7で実施し、ステップ9と同様な規格値N7/N1〜0.05を得たとする。ステップ7でr=4の時と、規格値は変化してなく、この様な規格値を作り出す時系列[CI(m,2s)]の変動は、ランダム変動が力学変数に重複している状況を示す。最終的に力学変数の数は、3と断定できる。また、ランダム変動の寄与が無ければ、r=4以降の、規格値はN4/N1、N5/N1、N6/N1は、全てゼロとなり時系列[CI(m,2s)]に変動を与えている力学変数の数は3となる。時系列[CI(m,2s)]には、2sを適当な大きさ以上に取ればランダム変動の寄与は無い。
[CI(m,2s)]は、領域の単位体積あたりに蓄積されそして開放される歪エネルギーだと断定できた。その力学変数の数を断定する方法は、他の震源パラメータの時系列にも適用できる。例えば、その中国・四国・近畿地方の震源の深さDEPの時系列[d(DEP,m)]の[数40]で与えられる2s個(60〜70個)の移動平均値<d(DEP,m),2s>や累積加算[CD(m,2s)]に、適用すると、その独立変数の数は、3となり、<d(DEP,m),2s>と[CD(m,2s)]は、歪エネルギーの密度に比例する時系列となる。従って、全く異なる震源情報から得た歪エネルギーの密度を観測する2つの窓を使用すると、大地震や巨大地震の発生直前に出現するAMR現象をより確実に検出できる。その具体例を次に述べる。
(32.5o-38 o,136.5 o-142 o)
(1983/1/6-2012/1/30)は、Mが3.5以上、選択領域が、(32度−36度、131.5度−136.5度)、横軸のイベント時間mの0から1741が、1983/1/6から2012/1/30に相当する事を意味する。[数61]と[数62]の2sを70とし、最大値を1とする規格化に用いた2つの時系列の過去28年間の最大値CI(m,70)maxと最大値CD(m,70)maxは、
m =
555 (1994/04/06)の時、CI(m,70)max = 70 x 283.0961時間、
m =
551 (1994/01/31)の時、CD(m,70)max = 70 x 43.1942km
となる。なお、70倍した283.0961時間と43.1942kmは、d(INT,j)とd(DEP,j)の70個の移動平均値の最大値である。[図32]の左側の縦軸目盛は、[数61]をNCI(m,70)、[数式62]をNCD(m,70)とラベル付けしたグラフの目盛である。又、右側の縦軸の6以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]をMAGとラベル付けした矢印の高さのグラフの目盛である。従って、MAGのグラフは、マグニチュードである矢印の高さが6以上の大地震になると表示される。更に、その上にある右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにしたLONの目盛で、経度が131.5度〜136.5度に相当する。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。又、[図29]-[図31]に使用されたマグニチュードが6以上の大地震の発生年代ラベルは、そのまま[図32]の時系列[d(MAG,m)]に表記されている。又、2つの群発地震S1984とS2001は、時系列[d(LON,m)]の点グラフに矢印と共にラベルが付けられている。
2006/06/12、緯度=33.135度、経度=131.408、震源の深さ=146.2 km)とが発生している。このM6.2地震は、[非特許文献23]で、その予知を公開した。又AMR?-22fは、後述の予知の実施例の和歌山県のM5.5地震(2011/7/5)に関連した現象である。この様なAMR現象は、上記群発地震や大地震との連動がなければ、日本列島の他の領域でも観察されている。なお、上記AMR現象が、マグニチュードの5以上d(MAG,m)の地震にも検出されている事を、[図32]に、5以上のd(MAG,m)を追加表示した[図33]で検証した。
= 22.706日、CI(m,100)max=55.192日、となる。従って、[数61]で規格化された2つの歪エネルギー密度NCI(m,30)、NCI(m,100)は、異なる観測窓(異なるローパスフィルターのカットオフ周波数)を提供する。この観測によるAMR現象は、NCI(m,100)とNCI(m,30)とが共にピーク値に達し、M4以上の地震がこの広い領域内で多発しはじめると、そのピーク値から減少し始め、その減少が加速し始めると、通常は1日内、遅くとも2-3日内にM7以上の大地震が広範囲領域のどこかに発生する。2011年3月11日のM9東北巨大地震後の大きな余震や大地震発生にも同様なAMR現象が観測されている。震源パラメータINTのみ用いたこの2つの観測窓に、震源パラメータDEPから得たNCD(m,100)とNCD(m,30)とを追加できるので、AMR現象をより確実に検出すると同時に大地震もしくは巨大地震の震源の深さ情報も得る事ができる。実施例は、後述の[図82]-[図85]で取り上げる。この様に大地震発生前に、地震発生の数が急増化する加速された地震モーメントの開放現象(Accelerated
Morment Release-AMR現象)と呼ばれている自然現象は、[非特許文献24]によると、統計力学における相転位の臨界現象と仮定でき、その物理法則を利用し、大地震発生時期を予知する方法もある。しかし、そのAMR現象が、統計力学における相転位の臨界現象と物理的に同一なメカニズムを持った臨界現象であると仮定できる確証は、皆無である。
(2)マグニチュードの予知
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、CQKとCQT予兆の推移を如何に確定し予知に利用するか
(4)巨大地震の予知
(5)大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の臨界状態を如何にモニターし大地震と巨大地震の予知に利用するか
[背景技術]の[0109]-[0112]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]の震源時(大地震発生時刻)の予知は、次に述べる自然法則に基づいた。地殻の応力変化を反映する地震発生の変化を、[数1]の時系列[c]から、[図6]の差分間隔を、n=k=sと等しくした2次差分検出ウエーブレットを用いて、2次の変化率である加速度A(c,t)として抽出した。すると、加速度A(c,t)は、各震源要素間に共通な略2sの短い固有な周期(時間的な尺度)を持って変動するが、大地震発生直前には、通常の地震発生の変化とは異なるA(INT,t)とA(DEP,t)とA(MAG,t)との振幅及び位相関係が2種類成立した。この2つの特殊な関係が、[図3]に表示した大地震発生のCQK及びCQT予兆であった。この図で、大地震が発生する時刻は、それら予兆を検出したA(INT,ta1)の振幅のピークが、時刻ta1から半周期後に、反転し、逆のピークに到達した時刻ta2である。抽出した加速度A(INT,t)の周期は、略2sであるが、振動毎に、変動する。従って、[特許文献1]は、予兆検出時刻ta1までの前半の半周期を、ta1-ta0とし、この前半の半周期が、後半の半周期と等しいと仮定して、大地震の発生時刻ta2を予知するものであった。しかし、この後半の半周期が、前半と異なる場合、大地震発生の時刻(震源時)の予知には改善が求められる。この予知の方法、装置、及びプログラムに改善が求められる状況下、本願の発明者は、地震発生の変化を記述するニュートンの運動の第二法則を次の理論により確立した。
(1)先ず、時刻tx2(tx2
> ta2)のD(c,tx2)を、最新の変位とする。
(2)すると、時刻tx1(=tx2-s)のA(c,tx1)が最新の加速度となる。
(3)この時、[数44]の運動の第二法則により最新の加速度A(c,tx1)が作用している変位は、時刻tx1の変位D(c,tx1)であるが、加速度A(c,tx1)の算出には、変位D(c,tx2)も含まれる。
(4)尚、[数1]の時系列[c]の最後(最新)の変位d(c,m)を与える最新の時刻mは、m=tx2+wとなる。
(5)予兆(CQT)を抽出直後、大地震が発生する時刻は、震源要素cをINTとした加速度A(INT,t)が谷(正の方向のピーク)となる時刻ta2となる。
この大地震が発生する[図8]の時刻ta2は、[図3]のCQT予兆の大地震が発生する時刻ta2に対応する。[図3]のCQK予兆の場合は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)の位相関係を、それぞれ反転した関係となる。
[背景技術]の[0113]-[0126]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]の大地震のマグニチュードの予知は、マグニチュードの程度を予知するもので、次に述べる自然法則に基づいた。地震の発生時刻の時間間隔INTの時系列d(INT,m)の2s個の累積値を、時刻mのCI(m,2s)とすると、CI(m,2s)は、地殻に蓄積された歪エネルギー密度に比例する量となり、その形状の総面積が、大地震により解放される総歪エネルギーとなる。従って、過去に発生した大地震のマグニチュードの程度(例えば、M6クラスとかM7クラス)とこれら形状の大きさとの比例関係から、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの程度の予知をするものであった。この予知の方法、装置およびプログラムを、[数56]か[数57]を用いたより定量的な予知の方法、装置、及びプログラムに改善するには、大地震の予兆の推移をニュートンの運動の第二法則を用いて記述した大地震発生の自然法則を、確立し、大地震の予知に利用する事が望まれる。この状況下、本願の発明者は、先ず、微分操作が持つ物理的性質を正しく反映する[図7]の差分操作を確立した。その差分操作は、時刻τの変位D(c,τ)を[数式45]、速度V(c,τ)を[数式46]、加速度A(c,τ)を、[数式47]もしくは、[数式48]で与える。この時、[図7]の各検出ウエーブレットのΔt(=2w+1)、及び、差分を取る間隔n、k、sは、任意な大きさに設定できるので、様々な変動周波数を持つ粒子の運動(地震発生の変化)から、変位検出ウエーブレットの幅と差分を取る間隔で選択的に抽出した周波数領域にある運動を、変位(位置)D(c,τ)に作用する加速度(力)A(c,τ)として検出する。その周波数領域の選択機能は、変位、速度、加速度を検出する物理的ウエーブレットの周波数特性式、[数式48]-[数式51]で与えられる。従って、本願の発明者は、大地震発生直前のCQK及びCQT予兆の推移に関する自然法則を、所定の周期で変動している震源要素c(c=DEP,INT,MAG)の変位D(c,τ)に作用する力A(c,τ)として、[数式44]で与えられるニュートンの運動の第二法則で記述するに至った。更に、[図9]と[図10]とに図示する大地震の発生の物理モデルを確立させた。そのモデルを使用すると、CQK及びCQT予兆を検出後、[図10]を用い、今にも発生しそうな大地震の断層(長さLと幅Wの形状)に作用するせん断応力は、変化量ΔD(DEP,t)を起こした力ΔF(DEP,t)から誘発され、ΔD(DEP,t)が、その大地震の断層幅W
kmと略等しくなる自然法則を、発見した。この法則を利用し、今にも発生しそうな大地震の断層の幅Wを予測し、[数55]に基づいたM6.8とかM7.1等のより定量的なマグニチュードの予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
[背景技術]の[0127]で説明した課題内容をまとめる。この課題の場合、CQKとCQT予兆の大地震が発生する時刻は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)で震源要素cをDEPとした関係図を用いると、時刻ta3となる。この発生時刻のta2からta3への遅延は、[図10]の物理モデルによると、時刻ta1からta2のΔD(DEP,t)で生じたΔF(DEP,t)は、時刻ta2で、今にも発生しそうな大地震の断層に作用するせん断応力を誘発するが、変化量ΔD(DEP,t)で生じるとされたΔF(DEP,t)よりも少ない量となり、変化量ΔD(DEP,t)に相当する断層幅を持った断層の静止摩擦応力より小さくなる。従って、そのCQK大地震は、時刻ta2で発生せず、時刻ta2からta3までの変化量ΔD(DEP,t)によるΔF(DEP,t)が更に加わり、断層に作用するせん断応力は、断層面の静止摩擦応力より大きくなり、そのCQK大地震が時刻ta3で発生すると推論される。ただし、この場合でも、時刻ta1からta2までの変化量ΔD(DEP,t)が、断層幅Wに略等しくなる。従って、[特許文献1]で利用した加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、[図10]の大地震の物理モデルを利用すると、その発生時刻はA(INT,ta2)のta2ではなく、A(DEP,ta3)の時刻ta3となる、大地震の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。尚、A(DEP,ta3)の時刻ta3を予知する時、第1の課題と同様に、差分間隔を取った時間だけ先に進んだ変位D(DEP,t)が、負か正の方向の振幅値のピークに到達した観測時刻を大地震発生の予知時刻としてもよい。
[背景技術]の[0128]-[0148]で説明した課題内容をまとめる。この課題は、新たに解決すべきものである。[特許文献1]の大地震の予知方法に関して、任意選択する領域の広さは、約4〜5度の緯度幅と経度幅からなるメッシュであったが、2011年3月11日に発生した東日本巨大地震の断層長Lは、約500kmで、メッシュを構成する緯度差に換算すると約4.5度となる。巨大地震の発生場所(領域)は、過去に繰り返し発生したほぼ直線的な広範囲のプレート境界領域に限られる。従って、広範囲にわたるプレート境界で発生する巨大地震の予知には、「プレート境界の地殻表面の変化に出現する異常が、巨大地震の予兆となり、その予兆の広がりを、今にも発生しそうな巨大地震の断層長(L)とする」自然現象を利用した巨大地震の予知が求められる。地殻表面の変化に出現する異常を、巨大地震の予兆として検出するために、その領域に設置した多数のGPSステーションの位置を地殻表面を構成する質点とみなし、その質点変動(地殻変動)を、それらGPSステーションの所定の位置座標からの変位として定量化する。各GPSステーションの東西(E)、南北(N)、上下方向(h)からなる直交座標系(E,N,h)の各軸の成分をcとすると、時刻jの変位成分cは、d(c,j)となり、各成分の変位時系列は、[数58]で与えられる。変位時系列には、地殻表面の質点運動とは無関係なGPS観測に付随するランダムノイズや、周期変動が多く含まれる。従って、地殻変動に出現する異常を検出する時、第1の課題と同様なランダム変動する箇所に微分を用いた物理法則を適用する事が不可能となる障害が生じる。この様な状況下、本願の発明者は、[図7]に例示した任意な周波数選択機能を持つ物理的ウエーブレットを用いて、地殻表面の質点の変位時系列[c]から得た変位、速度、加速度成分を利用し、プレート境界を含む地殻表面の変化に出現する異常とその推移を、(1)巨大地震の予兆の発生、(2)その予兆の確定、(3)巨大地震が何時発生しても不思議でない状態、の3段階に確定できた。それらは、次のものである。
(1)東日本巨大地震発生(2011年3月11日に発生)の約1年4ヶ月前から生じ始めた大陸プレートの東の端の上に位置する東日本の東西方向の断面からみた、東海岸側で約1mm、西海岸側で約3mmの膨らみを、その巨大地震の予兆の発生とする。
(2)巨大地震発生約8カ月前から生じ始めた太平洋プレートの西方向への異常な急加速後、77日程前に、東方向へのスピードが通常の約3倍に達し、その直後の急減速から停止を予兆の確定とする。
(3)巨大地震発生44日程前に太平洋プレートの西方向への移動が停止し、その停止状態の巨大地震発生まで継続を、巨大地震発生直前の、何時、巨大地震が、発生してもおかしくない予兆の最終状態とする。
従って、巨大地震の上記予兆発生と推移とを確定する物理法則と、巨大地震発生の上記自然法則とを利用し、広範囲なプレート境界領域に、次に述べる第5の課題である[数61]や[数62]を利用したAMR現象の検出を確立し、巨大地震の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
[背景技術]の[0149]-[0163]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]で利用したせん断応力の蓄積の推移をモニターする手段は、地震の発生時刻の時間間隔INTのd(INT,j)を時刻mまで2s個、累積加算したCI(m,2s)をグラフ表示する事であった。[特許文献1]では、その時系列[CI(m,2s)]のグラフを、マグニチュードの大きさの程度の予知に利用した。本願の発明者は、[図28]を用いて時系列[CI(m,2s)]の独立変数の数を特定する理論を確立し、時系列[CI(m,2s)]のモニター手段を、物理法則から得た歪エネルギー密度を規格化した[数61]や[数62]を用いたモニター手段に改善し、地殻に蓄積された歪エネルギーが大地震や巨大地震の発生前に急激に解放され始めるAMR現象の検出技術を確立した。更に、領域の広さと、[数式61]や[数式62]で使用するローパスフィルターのカットオフ周波数とを変えた複数の観測によるAMR現象の検出技術を利用し、大地震と巨大地震のある程度の震源領域と発生時期の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する方法において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値か、
を今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する装置において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化するプログラムにおいて、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムにおいて
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。
(1)震源時(大地震発生時刻)の予知、
(2)マグニチュードの予知、
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合のCQKとCQT予兆の確定と予知、
(4)巨大地震の予知
であった。しかし、地震発生の変化と地殻表面(GPS)の変化とを連続観測すると、それぞれの観測値の変化は、連続だが、その時間微分が不可能となる。従って、微分を用いる変化率の導出に運動の物理法則を適用できないので、予知に利用可能な大地震発生と巨大地震発生に関する自然法則を確立できなかった。次に述べる各手段は、これらの課題を手段毎に解決する効果がある。
上記発明の震源要素信号化手段は、対象とする領域の地震の発生を、領域で観測される仮想粒子の出現とみなし、j番目に出現した仮想粒子の要素cに関する観測値をd(c,j)として数値化する。
従って、上記、震源要素の時系列化手段は、
仮想粒子が観測空間に描くジグザグな運動(軌跡)の各座標軸成分を、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、各震源要素cの時系列、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
で与える。
仮想粒子が観測空間に描くジグザグな軌跡の各座標軸成分を、直接、得る場合、上記時系列[C]は[数1]で与えられる時系列
[c]=[d(c,1)、d(c,2)、d(c,3)、・・、d(c,m)、・・]
と同一な時系列となる。
上記発明の地殻変動成分信号化手段は、
広範囲なプレート境界に設置されたGPSの各ステーションの位置を地殻の質点の位置とみなし、その質点の位置座標の変動を、時刻jの東西(E)、南北(N)、上下(h)方向からなる直行座標系(E,N,h)における各座標軸成分パラメータcとする変位d(c,j)とする。
上記発明の地殻変動成分の時系列化手段は、
前記地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、得るか、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る。
直接、得る場合は、上記時系列[C]は、[数58]で与えられる時系列
[c]=[d(c,1)、d(c,2)、d(c,3)、・・、d(c,m)、・・]
と同一な時系列となる。
所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段は、
例えば、平滑処理に[数45]に示される2w+1個の移動平均を使用して時刻τの変位D(c,τ)を得る場合、その処理の遅れ時間Δは、wとなる。
上記発明のD(c,m)の1次差分出力手段は、
震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から出力された時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)とする。更に、移動平均を用いた平滑化処理してD(c,m)が得られたとすると、その平滑機能は、[数49]で与えられる。この時、ΔD(c,m,n)を得る1次差分機能は、[数50]で与えられるバンドパスフィルター機能を持つ。従って、[数50]と、略、等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF1(c,m)を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)とする事もできる。従って、微分不可能なD(c,m)の時間間隔nの1次の変化率を求める。なお、1次差分値ΔD(c,m,n)は、n=1の場合、D(c,m)が微分可能であれば、その1次微分によって得る事のできる速度に相当するD(c,m)の1次の変化率となる。
上記発明のD(c,m)の2次差分出力手段は、
1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)とする。更に、D(c,m)は、平滑機能が、[数49]で与えられる移動平均を用いて得られたとする。この時、[数51]で与えられるバンドパスフィルター機能と略等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF2(c,m)を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)とすることもできる。従って、微分不可能なΔD(c,m,n)の時間間隔kの1次の変化率を求めることができるので、微分不可能なD(c,m)の2次の変化率をもとめる事ができる。なお、D(c,m)とΔD(c,m,n)とが微分可能であれば、n=k=1の場合、その1次微分によって得る事のできるD(c,m)の加速度に相当する2次の変化率を求める事ができる。
しかし、D(c,m)のこれら1次、2次の変化率は、物理で定義される速度、加速度とはならない。従って、D(c,m)の1次、2次の変化率を、変位D(c,m)の速度、加速度に変換するために、次の時刻シフトの手段を、変位D(c,m)、その1次、2次差分で与えられた変化率に導入する。
先ず、上記発明の2次差分値の時刻シフト手段は、
時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする効果がある。なお、Δは、D(c,m)がd(c,m)から直接得られていない場合、その処理遅れの時間は、遅れ時間検出手段の出力Δとなる。[数49]で与えられるΔtが2w+1個の移動平均の場合は、Δはwとなる。又、直接得られる場合は、遅れは無いので、Δ=0となる。
上記発明の1次差分値の時刻シフト手段は、
時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする効果がある。
上記発明の変位変換手段は、
前記震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として変換出力する効果がある。
上記発明の加速度変換手段は、
上記Δ2D(c,t,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する効果がある。
上記発明の速度変換手段は、
ΔD(c,t,n)を、時刻t=
m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する効果がある。
従って、これら変換出力された変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)は、平滑処理として移動平均を用いると、[数式45]-[数式47]で記述される変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)に変換するので、上記各手段における各時刻のシフトと変換操作は、微分不可能であったd(c,m)を、微分可能なD(c,t)に変換し、その1次微分を速度、2次微分を加速度と定義を満足する速度V(c,t)と加速度A(c,t)とにそれぞれ変換する効果がある。
更に、変位D(c,t)の出力に使用された平滑を(Δt=2w+1)個の移動平均とすると、3つの変換操作は、任意パラメータw、n、kで周波数領域を選択する次の3つの機能を有する。
(1)変位D(c,t)への変換操作は、[数49]のローパスフィルター。
(2)速度V(c,t)への変換操作は、[数50]のバンドパスフィルター。
(3)加速度A(c,t)への変換操作は、[数51]のバンドパスフィルター。
従って、任意パラメータw、n、kで選択された周波数領域において、時系列要素が震源要素d(c,j)の場合、地震の発生の変化を、大地震の予知に利用できる周波数領域において、変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)で記述する効果がある。即ち、ノイズに埋もれた大地震発生の自然現象を抽出可能とし、更に、物理法則で記述できる効果がある。
また時系列要素が地殻変動成分d(c,j)場合、震源要素d(c,j)の場合と同様に、地殻状態の変化を、その変化の異常検出に利用できる周波数領域において、変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)で記述する効果がある。即ち、ノイズに埋もれた巨大地震を発生させる地殻変動に関する自然法則を抽出可能とし、物理法則で記述できる効果がある。
上記発明の変位と速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて変位D(c,t)と速度V(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、変位D(c,t)と速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を、位相平面図(D(c,t),V(c,t))にも出力する。
上記発明の速度と加速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて速度V(c,t)と加速度A(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、速度V(c,t)と加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を平面図(V(c,t),A(c,t))にも出力する。
上記発明の変位と加速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて変位D(c,t)と加速度A(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、変位D(c,t)と加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を平面図(D(c,t),A(c,t))にも出力し、[数44]のニュートンの運動の第二法則を出力する効果がある。
従って、これら振幅位相比較比較の手段は、大地震と巨大地震の発生に関する自然法則を、次に、説明するように予知に利用できる効果がある。
上記、発明の大地震発生時刻の予知手段は、
前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)もしくはA(DEP,t)の振幅値が、ピークを取った時刻から、その半周期後に反転したピークに大地震が発生する自然法則に、[数44]のニュートンの運動の第二法則を導入して、その大地震発生の時刻を予知できる効果がある。
又、
前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係が、明確でない場合、上記発明の予測断層幅Wの検出手段で、利用する、[数44]のニュートンの運動の第二法則から、断層面をスリップさせるせん断応力と静止摩擦応力のバランス状態を把握して、大地震発生の時刻を予知できる効果がある。
大地震の震源の予知手段は、
前記、A(DEP,t)とA(INT,t)とA(MAG,t)との振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係を検出から、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を、線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする効果がある。上記各手段における時刻は、イベント数であるが、震源時の間隔時間INTの平均値を用いて実時間への変換ができるので、今にも発生しそうな大地震の発生時刻、震源を予知する効果がある。
上記発明の予測断層幅Wの検出手段は、
[数44]のニュートンの運動の第二法則を利用すると、力の変化量ΔF(DEP,τ)が、D(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)に比例するので、このΔF(DEP,τ)が、断層面をスリップさせるせん断応力の変化量に比例する。従って、D(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)を、今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする効果がある。
具体的にΔD(DEP,τ)を算出するには、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値か
をD(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)とする。
上記発明のマグニチュードの予知手段は、
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWと[数式56]とを利用して、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードMを算出できる効果がある。
上記発明の変位D(h,t)の膨らみを検出する手段は、
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とからの位相平面上(D(h,t)、V(h,t))に描かれる軌跡解析からか、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とからか、位相空間(D(h,t)、V(h,t)、A(h,t))の軌跡解析から変位D(h,t)の膨らみを検出する効果がある。
上記発明の大陸プレートの運動変化を検出する手段は、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係からか、もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する効果がある。
上記発明の大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段は、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する効果がある。
上記発明の海洋プレートの異常加速運動検出手段は、
海洋プレート上で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係からか、もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレート方向への速度成分が、通常の速度の倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する海洋プレートの異常加速運動を検出する効果がある。
上記発明の巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段は、
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する効果がある。
「大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の状態を如何にモニターし、大地震と巨大地震の予知に利用するか」
であった。
その大地震と巨大地震の予知方法、装置、プログラムにおいて、
時間間隔累積検出手段は、
観測する領域における地震の任意な発生個数をa(a=1、2、・・)とし、前記地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震発生時刻の時間間隔(INT)の信号d(INT,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ、移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCI(m,a)とするか、m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする。
NCI(m,a)の規格化手段は、
前記CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化する。その規格化の一例は、NCI(m,a)の過去の最大値が、1となるよう規格化もでき、[数61]で与えられる。
大地震や巨大地震発生時期を予知する手段は、
前記NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出した後、その対象領域の何処かに、大地震や巨大地震の発生の時期を予知する効果がある。
さらに、
観測領域の縮小と拡大手段は、
対象とする領域の広さを、順次変えると、「変えた対象領域のNCI(m,a)から、AMR現象が検出さるか?」を、監視できる効果があるので、大地震、巨大地震が何時発生してもおかしくない領域を抽出できる効果がある。
観測の対象領域のDEPの累積加算検出手段は、
地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする。
NCD(m,a)とする規格化手段は、NCD(m,a)の過去の最大値が、例えば、1となるよう累積値CD(m,a)を規格化し、[数62]で与える。
歪エネルギー変換手段は、
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)とを、先ず、領域の地殻に蓄積、地殻から解放される歪エネルギー密度に変換する。変換の原理は、スカラー量で与えられる[数61]と[数62]のCI(m,a)とCD(m,a)の関数に含まれる独立変数の数を、特定することによる。各関数に含まれる独立変数の数が3と特定されるので、領域の地殻に蓄積、地殻から解放される歪エネルギー密度の関数となる。CI(m,a)の歪エネルギー密度への変換は、地震の震源時の間隔時間(INT)の信号d(INT,j)が用いられ、CD(m,a)の歪エネルギー密度への変換には、震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)が用いられている。従って、CI(m,a)とCD(m,a)の歪エネルギー密度への変換は、異なる観測値を用いてなされる。更に、これら歪エネルギー密度の過去の最大値が、例えば、1となる様に規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)の歪エネルギー密度を用いると、領域に歪が蓄積されそして開放される様子を、異なる観測手段(窓)を使用して相互比較できる効果がある。
臨界状態検出手段は、
変換されたNCI(m,a)とNCD(m,a)からなる歪エネルギー密度の推移から、同時に、AMR現象を検出すると、2つの異なる観測窓を使用しているので、対象領域の地殻の歪の蓄積状態が、巨大地震もしくは大地震発生直前の臨界状態に到達したかを、正確に検出する効果がある。
大地震や巨大地震発生時期を予知する手段は、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出すると、大地震、もしくは巨大地震の発生時期を予知できる効果がある。また、NCI(m,a)とNCD(m,a)は、観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域の規格化された歪エネルギー密度なので、NCI(m,a)とNCD(m,a)から臨界状態を検出した領域の広がりを判定し、大地震か巨大地震かを、決定できる効果がある。
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
とする。遅れ時間検出手段は、時系列化手段の処理に遅れが生じる場合、その遅れ時間をΔとする。例えば、平滑処理に、[数45]で、与えられるd(c,j)の2w+1個の移動平均や、[数49]のΔtを2w+1としたフィルターを利用すると、その遅れ時間Δは、Δ=Δt/2=wとなる。d(c,j)信号を、直接に、時系列[C]にする場合は、遅れ時間は無く、Δ=0で、[数1]や[数58]で与えられる。
ΔD(c,m,n)= D(c,m)-D(c,m-n)、
に比例する量を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するか、
[数50]のΔtを2w+1としたバンドパスフィルターと、略等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF1(c,m)を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するかのいずれかである。
Δ2D(c,m,n,k)=ΔD(c,m,n)- ΔD(c,m-k,n)、
に比例する量を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するか、
[数51]のΔtを2w+1としたバンドパスフィルターと略等価なフィルターを用いて[C]を濾過したF2(c,m)を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するかのいずれかである。
m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする。1次差分値の時刻シフト手段は、ブロック3の1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t=
m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする。時系列の時刻シフト手段は、ブロック2で得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2にシフトし、D(c,t)とする。尚、前期ブロック2で遅れ時間のΔが、発生しなければ、Δ=0となる。上記1次、2次差分を検出する1次、2次差分検出ウエーブレットは、[図7]のt2軸、t3軸にそれぞれ表示されている。[図7]のΔtは、上記、遅れ時間Δの2倍(Δt=2Δ)である。
m-Δ-(n+k)/2、から時刻の変位D(c,t)として出力する。速度変換手段は、ΔD(c,m,n)を、ブロック4の時刻シフト手段からΔD(c,t,n)とし、D(c,t)に作用している速度V(c,t)とする。加速度変換手段は、Δ2D(c,m,n,k)を、時刻シフト手段からΔ2D(c,t,n,k)とし、D(c,t)に作用している加速度A(c,t)とする。これら変換は、時刻tが、t=τ、遅れ時間Δが、Δ=wなので、変位への変換が、[数45]、速度への変換が、[数46]、加速度への変換が、[数47]か[数48]で与えられる変換となる。これら変換で得る変位、速度、加速度は、物理学で定義される物理量となる。その理由を次に述べる。
A(c,τ)]での運動記述を、各平面へ投影した記述となる。
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tmin(>tmax)の変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
│ΔD(DEP,t)│とし、このDEPの変化量に、ニュートンの運動の第二法則を適用すると、│ΔD(DEP,t)│を、次に述べる様に、今にも発生しそうな大地震の予測断層幅Wとする事が出来る。
大地震の発生時刻の予知手段は、
(1)加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係([図3]の関係)が成立後、逆位相にあったA(INT,t)もしくはA(DEP,t)の振幅値のピークが次の半周期後に反転する時点が、大地震の発生時刻となる自然法則か
(2)加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが略逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係([図3]の関係が不明瞭)が成立後、略逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値のピークが、次の1周期後に、戻る時点が、大地震の発生時刻となる自然法則か
に、ブロック8から出力されるニュートンの運動の第二法則を適用する。上記自然法則(1)に、運動の第二法則を適用すると、震源要素cをINTもしくはDEPしたA(c,t)の振幅値のピークが、次の半周期後に反転する時刻を、差分を取る時間間隔Δa、Δa = (n+k)/2、だけ進んだ時刻の変位D(c,t+Δa)が、A(c,t)と反対方向のピークに到達した時刻を、A(c,t)が反転ピークに到達する時刻とする。上記自然法則(2)に、運動の第二法則を適用すると、震源要素cをDEPとしたA(c,t)の振幅値のピークが、次の1周期後に戻る時刻を、差分を取る時間間隔Δaだけ進んだ先の時刻の変位D(c,t+Δa)が、A(c,t)と反対方向のピークに到達した時刻を、A(c,t)が1周期後に到達する時刻とする。
大地震の震源を予知する手段は、
上記A(DEP,t)と、A(INT,t)とA(MAG,t)とが特別な位相振幅関係が成立した時刻から、大地震の発生時刻の予知手段から出力された予知時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする。
(1)中・四国・近畿地方に出現している予兆の進行状況に2月7日以降変化はありません。
(2)他の地域にも予兆が出現していますが、解析が間に合っていません。
なお、(2)の予知結果は、公開していない。
= m - wなので、12イベントとなり、加速度A(c,t)の場合、t = m-w-sなので、47イベントとなる。
deg、LON行に1/200 deg、DEP行に1/10 km、INT行に1/2 h、MAG行に1/400と記した。オフセットの方向は、震源の深さ(DEP)方向の下向きを正としたので、全ての行の下向きも、DEP行に倣い、正とする。正のオフセット値600でのLATとLONの値は、各基準値の北緯34度と東経133度に600/200
= 3度加えた値となるので、LATが37度、LONが136度となり、負のオフセット値の-600で、LATが31度、LONが、130度となる。又、DEPは、負のオフセット値の−300(-300/10
= -30)が、0km(= 30 - 30)に、INTは、負のオフセット値の−400(-400/2 = -200)が、0時間(= 200 - 200)に、MAGは、負のオフセット値の−600(-600/400=-1.5)が、3.5(=
5 - 1.5)に、正のオフセット値の+600が6.5(= 5 + 1.5)に相当する。DEP行、INT行、MAG行の最大表示域を超えた値は正のオフセット値600の最大値で、グラフは打ち切られる。例えば、マグニチュードが、6.5より大きくなると、6.5以上の部分は、グラフ表示されない。
= 20 kmとで記している。両方向の矢印は、[図1]のブロック9で説明したtmax-tminの時間区間に対応しているので、予測断層幅Wは、W =ΔD(DEP,t)=D(DEP,tmax)-D(DEP,tmin)となっている。このtmaxとtminの値は、tmax=528、tmin=548である。従って、[数57]を用いた今にも発生しそうな大地震のマグニチュードをM=6.8とする予知が可能となる。このマグニチュードの予知精度に関して、兵庫県南部地震のマグニチュードは、気象庁マグニチュードがM=7.2であったが、その大地震の余震分布から推定された断層形状は、[非特許文献16]によると断層長は、L=45km、断層幅は、W=20kmで、上記、予測断層幅と一致している。従って、断層の形状に依存する、[数54]と[数55]とで与えられるマグニチュード(モーメントマグニチュードMw)は、Mw=6.9だったので、そのマグニチュードの予知精度は良い。
行に表示した下向きの破線矢印が指しているその突き出し個所は、A(INT,t=536)から、19イベント先となる。即ち、最新の加速度を表示する時刻t=536に対応する変位d(INT,m)を表示する時刻mが、583イベントなので、大地震は、19イベント先のm=602イベントで発生すると予知できる。実際、大地震である兵庫県南部地震は、m=602の時刻で発生したので、時刻の予知誤差は、イベント数でゼロとなる。
km)であった。従って、予知の精度は高い。尚、INT行にはD(INT,t)の現時刻t=571から、19イベント後の大地震発生の予知時刻t=590を上向きの破線矢印で記した。時刻m=602に予知した大地震d(MAG,602)=
6.8は、[図34]の時間軸の表示範囲の最大値がm=600なので、その予知図に表示していない。1994年10月24日(1994/10/24)のイベント時刻のm=583の時点で、今にも発生しそうなCQK予兆の大地震の予知情報をまとめると、
(1)
発生時刻が、1994年10月24日のm=583から19イベント後の132日後のm=602(1995年4月25日頃)
(2)
マグニチュードが、6.8
(3)
震源が(LAT=34.53度、LON=135.18度、DEP=20.8 km)
となる。なお上記(2)のイベント数時間の実時間への変更は、1994年10月24日頃のマグニチュード3.5以上の地震の発生率が、[図32]のNCI(m,70)から、m=583付近で9.66日毎に1回発生すると仮定できるので、19イベントは、1994年10月24日から183.5日後となる事による。
m YYYY/MM/DD hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
597 1994/12/15 05:58:39.60 34.475 135.88 8.1 133.1432 3.6
598 1995/01/03 13:09:49.29 34.093 135.194 12.67 463.186 4
599 1995/01/12 06:35:32.14 33.979 135.198 12.6 209.4286 3.5
600 1995/01/16 01:19:00.81 33.662 132.195 59.65 90.7246 3.5
601 1995/01/16 18:28:02.68 34.598 135.039 18.4 17.1505 3.7
602 1995/01/17 05:46:51.86 34.595 135.038 16.06 11.3137 7.2
603 1995/01/17 05:49:14.63 34.617 135.082 13.85 0.0397 4.4
604 1995/01/17 05:49:35.17 34.621 135.076 13.31 0.0057 4.2
605 1995/01/17 05:49:48.81 34.658 135.118 11.5 0.0038 4.5
606 1995/01/17 05:50:23.95 34.653 135.133 12.96 0.0098 5.2
607 1995/01/17 05:51:05.23 34.589 135.002 12.16 0.0115 3.8
上記、予知情報と、テーブルのm=602の兵庫県南部地震の震源情報は、精度良く一致しているが、イベント数の時間から、実時間への変換は、1994年10月24日の時点では悪い。しかし、イベント数の予知時刻に接近すると、実時間への変換精度を上げることができる。兵庫県南部地震の予知検証を、[図35]を用いて行う。そのため、[図35]は、[図34]の対象とした期間を、1991年1月7日(m=440)から、1995年1月17日(m=640)まで拡張した。従って、[図34]に示した予知情報に、兵庫県南部地震の発生が、[図35]に加わる。この拡張した期間に、加わったグラフ表示機能は、次の機能である。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。M7.2の兵庫県南部地震は、m=602(実時間で1995年1月17日)で、発生した。従って、その大地震発生直前のm=601(実時間で1995年1月16日)の値d(MAG,601)=3.7からd(MAG,602)=7.2まで、太い線グラフとなる。その太線には、横矢印で、1995/1/17
M7.2と兵庫県南部地震の発生日とマグニチュードを表示した。又、各震源要素cのc行の変位グラフもd(c,601)−d(c,602)が細線から太線表示となる。ただし、大地震発生直前(m=601)のM3.7地震は前震で、その震源は、本震の大地震と略同じであったので、d(MAG,m)の様にM3.7からM7.2へと大きな数値の変化がないので、グラフの細線は、それらの個所で、太線でなく太い点表示になっている。更に、各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t=
m-w-sの関係から、A(c,554)-A(c,555)の細線グラフが太い点となる。
NDEP-25(t) = 47.16km、
NINT-25(t) = 331.33 h (時間)、
NMAG-25(t)
= 4.4
である。ただし、NMAG-25(t)は、3からオフセット値を規格化しているので、最大値は1.4が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-25(t)、△印が、NINT-25(t)、□印が、NMAG-25(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。なお、右側の縦軸目盛のラベルMAGは5以上なので、地震のマグニチュードが5以上になると矢印で表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]の相対目盛で、経度目盛りの131.5度〜136.5度に相当する。横軸は、時間tとmで、t=m-12の関係がある。時間mの範囲は、m=400-700で、1990/4/28から1995/2/2の期間に相当する。兵庫県南部地震のCQKD予兆出現個所には、NINT-25(t)が、t=530で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが付けられている。時系列[d(MAG,m)]の兵庫県南部地震の発生個所は、時刻m
= 602なので、d(MAG,601)からd(MAG,602)の矢印の横に1995/1/17 M7.2のラベルを付けた。規格化したNDEP-25(t)、NINT-25(t)、NMAG-25(t)のグラフの兵庫県南部地震の発生時刻は、時刻t=590なので、その個所に、下向きの破線矢印を付けてある。なお、NINT-25(t)とNDEP-25(t)は、[数61]と[数62]の時間mを時間tに変換した歪エネルギー密度でもある。
km)であった。従って、震源の予知精度は高い。発生の予知時刻は、INT行からMAG行にわたり下向きの破線矢印で示した。そのA(INT,t=802)の下向きのピーク(正のピーク)は、INT行のD(INT,t=802)の上向きピークの(上向きに突き出した)位置に在り、[図1]のブロック8で出力するD(INT,t)とA(INT,t)の[図8]に示した関係から、A(INT,t)が、正のピークになる時刻tを、INT行のD(INT,t)が負の方向に突き出した個所の時刻tとして精度の良い予知が、可能であった事を検証している。又、CQKタイプの兵庫県南部地震の直前の地震は、その大地震の断層内で発生日の1日前に発生しているが、CQTタイプの山口県東部地震の前震は、3日前に、大地震の震源地付近にd(DEP,m)の太線グラフから、震源の深い所(65.82km)で発生した事が判明する。又、MAG行に表示したCQT予兆の一周期前のm=740付近に、A(INT,t)とA(DEP,t)との位相反転が観察され、[図3]に示したCQKタイプの予兆のように見かけられるが、A(MAG,t)の振幅値が負の値ではないので、その位相反転は、CQK予兆ではない。
= 849で発生したので、d(MAG,848)からd(MAG,849)の矢印の右上に1997/6/25 M6.6のラベルを付けた。規格化したNDEP-25(t)、NINT-25(t)、NMAG-25(t)のグラフの山口県東部地震の発生時刻は、時刻t=836なので、その個所に、下向きの破線矢印を付けてある。次に、鳥取県西部地震のCQTD予兆の個所は、NDEP-25(t)が下方向のピークを取り、NINT-25(t)が、上方向に小さなピークを取る付近の個所のt=961に上向きの二重線矢印とCQTDのラベルが付けられている。時系列[d(MAG,m)]の鳥取県西部地震は、時刻m
= 1056なので、d(MAG,1055)からd(MAG,1056)の矢印の左側に2000/10/6 M7.2のラベルを付けた。規格化したNDEP-25(t)、NINT-25(t)、NMAG-25(t)のグラフの鳥取県西部地震の発生時刻は、時刻t=1043なので、その個所に、下向きの破線矢印を付けてある。尚、上記2つのCQTDに於けるNDEP-25(t)、NINT-25(t)、NMAG-25(t)の高い周波数の変動成分は、CQTの加速度A(c,t)の変動成分には強く出現していない(少し濾過されている)。又、これら予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-25(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。なお、中国・四国・近畿地方の地殻の歪エネルギー密度から、上記、各大地震に関連したAMR現象の抽出の実施例は、[背景技術]で説明した[図32]と[図33]である。
km)で。震源地は、和歌山県中部となる。2011年2月28日のイベント時刻のm=1684の時点で、今にも発生しそうなCQK予兆の大地震の予知情報は
(1)
発生時刻が、24イベント後のm=1708で、148日後の2011年7月26日頃
(2)
マグニチュードが、5.8
(3)
震源が(LAT=33.8度、LON=135.6度、DEP=6 km)
となる。
m YYYY/MM/DD hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
1705 2011/06/29 23:36:11.12 33.414 131.912 64.5 290.451 3.8
1706 2011/07/01 14:22:09.82 33.391 132.228 46.4 38.7663 4.1
1707 2011/07/04 11:07:11.82 33.931 135.547 46.5 68.7506 4.1
1708 2011/07/05 19:18:43.44 33.99 135.234 7.3 32.1921 5.5
1709 2011/07/05 19:34:55.64 33.996 135.242 7.1 0.2701 4.7
1710 2011/07/05 22:31:39.59 32.665 132.303 38.5 2.9455 3.5
1711 2011/07/24 23:32:12.40 33.92 136.139 42.3 457.0091 4.8
従って、その予知地震は、和歌山県で2011年7月5日に発生した震源の深さが、7.3km、マグニチュードが5.5の地震であった事が判明し、時刻のイベント数予知、震源とマグニチュードの予知は、正確であった。イベント数の時間から、実時間への変換は、2011年2月28日の時点では悪いが、予知時刻に接近すると、精度を上げることができる。
M5.5と記された地震である。[図42]のd(c,m)とA(c,t)の線グラフ表示は、マグニチュードが5.5以上になると、太い線表示となる。従って、その発生時刻は、A(c,t)やd(c,m)の太い点の個所となる。例えば、破線矢印の起点の上のDEP行に描かれているA(DEP,t)の線グラフに記された太い点の個所に相当する時刻となる。従って、[図42]のグラフに示した太い線の情報から、この和歌山県のM5.5地震の発生時刻と震源の予知は、精度が良い。マグニチュードの予知は、予測断層幅の6.2kmから、M5.8と予知できるので、マグニチュードの予知精度も良いが、2010年8月8日に実施し、[非特許文献20]に公開した予知情報は、CQK予兆のA(DEP,t)とA(INT,t)の不完全な反転状態を、誤った完全な反転として予知解析をした結果であった。
M5.5とラベル表示してある。又、予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-25(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。なお、中国・四国・近畿地方の地殻の歪エネルギー密度から、上記大地震に関連したAMR現象の抽出の実施例は、[背景技術]で説明した[図32]と[図33]である。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
S1997 51 1997/03/03 34.956 139.155 5.45 3.9
S1998a 457 1998/04/21 34.959 139.161 7.42 3.9
S1998b 610 1998/08/07 36.237 137.661 4.55 4.2
S2000 1184 2000/06/27 34.095 139.47 10.26 3.9
2003 3994 2003/11/12 33.17 137.057 397.8 6.5
2004a 4140 2004/05/30 34.105 141.862 23.3 6.7
2004b 4256 2004/09/05 33.03 136.8 37.6 6.9
2004c 4276 2004/09/05 33.144 137.142 43.5 7.4
2004d 4517 2004/10/23 37.289 138.87 13.1 6.8
2005 4844 2005/01/19 33.953 141.993 30 6.8
2007a 5547 2007/03/25 37.221 136.686 10.7 6.9
2007b 5749 2007/07/16 37.557 138.609 16.8 6.8
2008a 6068 2008/05/08 36.275 141.979 18 6.3
2008b 6073 2008/05/08 36.228 141.608 50.6 7
2009 6427 2009/08/09 33.128 138.404 332.9 6.9
2010a 6649 2010/03/14 37.724 141.818 39.8 6.7
2010b 6708 2010/06/13 37.396 141.796 40.3 6.4
2011 6919 2011/03/11 36.108 141.265 43.2 7.4
である。又、[図45]は、[図44]の震源分布に、2011年3月7日から2012年3月26日までに発生したマグニチュード3.0以上の地震を、追加した。従って、[図45]は、2011年3月11日に発生した東北巨大地震の余震が追加されている。
= m - wなので、7イベントとなり、加速度A(c,t)の場合、t = m-w-sなので、27イベントとなる。
deg、LON行に1/200 deg、DEP行に1/5 km、INT行に1/10 h、MAG行に1/400と記した。オフセットの方向は、震源の深さ方向の下向きを正としたので、全ての行の下向きを正とする。正のオフセット値600でのLATとLONの値は、各基準値の北緯35度と東経139度に600/200
= 3度加えた値となるので、LATが38度、LONが142度となり、負のオフセット値の-600で、LATが32度、LONが、136度となる。又、DEPは、負のオフセット値の−150(-150/5
= -30)が、0km(= 30 - 30)に、INTは、負のオフセット値の−200(-200/10 = -20)が、0時間(= 20 - 20)に、MAGは、負のオフセット値の−600(-600/400=-1.5)が、3.5(=
5 - 1.5)に、正のオフセット値の+600が6.5(= 5 + 1.5)に相当する。DEP行、INT行、MAG行の最大表示域を超えた値は正のオフセット値600の最大値で、グラフは打ち切られる。例えば、マグニチュードが、6.5より大きくなると、6.5以上の部分は、表示されない。
= 28 kmとで記している。両方向の矢印は、tmax-tminの時間区間に対応し、予測断層幅Wは、ΔD(DEP,t)=D(DEP,tmax)-D(DEP,tmin)の絶対値から算出した。このtmaxとtminの値は、tmax=6869、tmin=6887である。ブロック10で、予測断層幅W
= 28 kmを[数57]に代入すると、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードをM=7.1と予知できる。ブロック11で、その大地震の発生時刻を予知する。その発生時刻は、最新時刻、t=6878、にあるA(INT,t)が下向きのピークに到達する時刻となる。A(INT,t)が到達する時刻は、INT行に示したD(INT,t)の小さな上向きピークが観測される時刻t=6885となり、7イベント後となる。また、その発生時刻は、DEP行のCQT予兆にあるA(DEP,t)の下向きピークが、その半周期後に、上向きピークに到達する時刻でもある。従って、DEP行のA(DEP,t)が、時刻t=6888に観察されるD(DEP,t)の下方のピークに到達する10イベント後となる。従って、2011年2月28日(m=6905)から、7イベントか10イベント後にM7.1の大地震が発生する。ブロック19で得る後述の[図56]のNCI(m,40)から、マグニチュード3.5以上の地震は、時刻m=6905付近で、1.02日に1回発生している。従って、大地震の発生日は、7.14日後か10.2日後の2011年3月7日頃か3月10日頃となる。予知震源は、LAT、LON、DEP行のD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形補完した破線矢印の先の読み取り値で、緯度が(LAT=35.83)、経度が(LON=141.62)、震源の深さが(DEP=29
km)である。従って、2011年2月28日のイベント時刻のm=6905の時点で、今にも発生しそうなCQT予兆の大地震の予知情報は
(1)
発生時刻が、7か10イベント後の2011年3月7日か3月10日頃
(2)
マグニチュードが、7.1
(3)
震源が(LAT=35.83度、LON=141.62度、DEP=29 km)
であった。
m YYYY/MM/DD
hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
6905 2011/02/28 11:32:59.30 36.164 137.479 4.9 7.4924 3.6
6906 2011/03/01 23:12:54.39 37.16 141.466 47.2 35.6653 4.1
6907 2011/03/02 08:25:26.17 33.044 141.552 60 9.2088 4.7
6908 2011/03/03 16:37:26.62 32.925 138.386 318 32.2001 3.5
6909 2011/03/06 16:35:32.38 35.527 141.168 27.9 71.9683 3.5
6910 2011/03/07 05:10:58.39 36.523 140.571 58 12.5906 3.9
6911 2011/03/07 15:13:04.02 35.683 139.277 139.9 10.0349 3.8
6912 2011/03/09 06:31:36.42 33.764 141.168 42 39.309 3.5
6913 2011/03/11 14:54:42.22 36.717 140.576 9.1 56.3849 5.7
6914 2011/03/11 14:57:17.71 36.249 137.582 2.3 0.0432 4.7
6915 2011/03/11 14:58:05.81 37.676 141.911 23 0.0134 6.4
6916 2011/03/11 15:05:06.28 37.521 141.626 17 0.1168 5.9
6917 2011/03/11 15:11:18.95 36.864 140.62 7.9 0.1035 5.6
6918 2011/03/11 15:12:58.41 37.205 141.66 27.1 0.0276 6.7
6919 2011/03/11 15:15:34.46 36.108 141.265 43.2 0.0433 7.4
6920 2011/03/11 15:17:17.48 35.959 141.07 32.6 0.0286 5.7
上記予知の検証を、[図51]に図示する。先ず、発生時刻の予知に関して、2月28日のm=6905から8イベント後の3月11日に東北巨大地震の余震(M5.7)が発生し始めた。そのM5.7余震発生から2イベント後にM6.4地震、5イベント後にM6.7地震、その直後の6イベント後にM7.4地震が巨大地震の大きな余震として発生した。従って、2月28日から、7イベントか10イベント後の2011年3月7日頃か3月10日頃にM7.1の大地震が発生すると予知した予知精度は、大地震が3月11日に発生した東北巨大地震の余震であったにも関わらず正確である。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。従って、m=6914の値d(MAG,6914)=4.7からd(MAG,6915)=6.4まで、更に、m=6917の値d(MAG,6917)=5.6からd(MAG,6918)=6.7、d(MAG,6919)=7.4まで太い線グラフとなる。太線には、横矢印で、2011/3/11
M6.4と2011/3/11 M7.4とそれら大地震(余震)の発生日とマグニチュードが表示してある。なお、マグニチュードの表示範囲は、その値が3.5から6.5までである。又、各震源要素cの各行の変位グラフも細線から太線表示となる。各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t=
m-w-sの関係から、d(c,m)の太線グラフから27イベント遅れた個所で太線表示となっている。従って、LAT、LON、DEP行の破線矢印は、d(c,m)の太線の位置付近を、指しているので震源の予知は、略正確である。なお、その予知した震源は、破線矢印の先の個所の読み取り値で、緯度が(LAT=35.83)、経度が(LON=141.62)、震源の深さが(DEP=29
km)であり、M7.4地震の震源は、(LAT=36.108度、LON=141.265度、DEP=43.2km)である。発生日の予知に関して、INT行の下向き破線矢印の起点がA(INT,t)の太線の始まりで、その予知も正確であった事を図示している。
(32.5-38 o,136.5 -142 o)(2010/01/04-2011/03/11)は、選択した地震のMが3.5以上、選択領域が、(32.5度−38度、136.5度−142度)、選択期間の時間mの6600から7000が、2010/01/04から2011/03/11に相当する事を意味する。予知の実施例と同様に、[数45]の移動平均個数は、15=w+1とする。震源要素c=DEP、INT、MAGの移動平均した変位D(c,t)を、それらの過去の最大値が1となる様に規格化し、それぞれNDEP-15(t)、NINT-15(t)、NMAG-15(t)とラベル表示した。これら変位の規格化前の過去の最大値は、
NDEP-15(t) = 222.86km、
NINT-15(t) = 2.79 h
(時間)、
NMAG-15(t) = 5.55
である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-15(t)、△印が、NINT-15(t)、□印が、NMAG-15(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。なお、右側の縦軸目盛のラベルMAGは6以上なので、地震のマグニチュードが6以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、その経度範囲は、136.5度〜142度に相当する。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-15(t)、△印が、NINT-15(t)、□印が、NMAG-15(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-7の関係がある。時間mの範囲は、m=6600-7000で、2010/01/04から2011/03/11の期間に相当する。大余震M7.4のCQTDの個所には、NDEP-15(t)が、t=6870で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが、付けられている。そのCQKD予兆のM7.4大地震の発生個所は、時刻m
= 6919なので、下向き破線矢印で示した時刻t=6912の個所である。又、その大地震は、2011のラベルを付けた太線矢印のd(MAG,m=6919)である。時刻t=6625と6670付近に示した下向き二重線矢印で示した2つのCQTDは、それぞれ2010aと2010bとラベル付けされたM6.8とM6.4の大地震の予兆であった事を検証している。又、これら予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-15(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。
1997年1月1日から2000年6月30日を[図53]。
2000年6月30日から2000年8月16日までを[図54]。
2000年8月16日から2004年10月13日までを[図55]。
2003年11月17日から2008年3月15日までを[図56]。
2006年8月14日から2011年3月14日までを
[図57]。
これらの図は、前記、中国・四国・近畿地方の歪エネルギー密度の推移から大地震発生直前の地殻の臨界状態の抽出を示した[図32]と同様な図である。
m =
3940 (2003/09/06)の時、CI(m,40)max = 40 x 49.0541時間、
m =
6460 (2009/08/20)の時、CD(m,40)max = 40 x 126.815 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,40)、NCD(m,40)とを、[図53]-[図57]にグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、NCI(m,40)とNCD(m,40)グラフの目盛である。又、右側のMAG(マグニチュード)とラベル付けした縦軸目盛は、時系列[d(MAG,m)]の6以上の目盛である。従って、[d(MAG,m)]のグラフは、その6以上の値が矢印の高さに変換され、オフセット表示される。右側の縦軸目盛にLON(経度)とラベル付けした目盛りは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]目盛で、その点グラフの範囲は、経度範囲の136.5度〜142度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代が、[図55]-[図57]の時系列[d(MAG,m)]にラベル表記されている。しかし、群発地震は、マグニチュードが6以下の地震からなる事が多い。従って、それら群発地震を、発生年代毎に、群発地震(Swarm)のSを年代に付け、[図53]-[図54]の時系列[d(LON,m)]の点グラフで変動の無い個所に矢印で示した。なお、2000年6月27日から始まり2カ月余りに及んだ神津島沖のマグニチュードが6を超える大きな群発地震にも、[図53]-[図54]にS2000とラベル付けしている。群発地震発生中の歪エネルギー密度の変化は、発生前の変化と比較すると少ないので、[図54]のNCI(m,40)は、10倍に拡大、NCD(m,40)は、5倍に拡大してある。この様に、拡大した歪エネルギー密度から、群発地震発生期間中でも大地震が発生する直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を抽出している実施例が、[図54]である。同様に、大地震や巨大地震の余震発生中の地殻の歪エネルギー密度の変化を拡大すると、大きな余震が発生する直前のAMR現象を抽出できるので、大きな余震発生時刻の予知に利用できる。この様に、[図53]-[図57]にグラフ表示したNCD(m,40)とNCI(m,40)は、選択した関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)に今にも発生しそうな群発地震、大地震、巨大地震発生直前の地殻の臨界状態を、地殻に蓄積、解放される歪エネルギーの推移から抽出した実施例である。各グラフの最上段に記した選択地震、領域、期間は、[図32]と同様に、選択した地震のマグニチュードMと領域(緯度、経度)の範囲、横軸のイベント時間mの範囲を実時間に変換した期間である。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
S1998 119 1998/08/07 36.237 137.661 4.55 4.2
2004 452 2004/10/23 37.289 138.87 13.1 6.8
2007a 895 2007/03/25 37.221 136.686 10.7 6.9
2007b 1085 2007/07/16 37.557 138.609 16.8 6.8
2011 1396 2011/03/12 36.986 138.598 8.4 6.7
である。
= m - wなので、10イベントとなり、加速度A(c,t)の場合、t = m-w-sなので、40イベントとなる。
deg、LON行に1/200 deg、DEP行に1/5 km、INT行に1/2 h、MAG行に1/400と記した。オフセットの方向は、震源の深さ方向の下向きを正としたので、全ての行の下向きを正とする。正のオフセット値600でのLATとLONの値は、各基準値の北緯38度と東経138度に600/200
= 3度加えた値となるので、LATが41度、LONが141度となり、負のオフセット値の-600で、LATが35度、LONが、135度となる。又、DEPは、負のオフセット値の−150(-150/5
= -30)が、0km(= 30 - 30)に、INTは、負のオフセット値の−40(-40/2 = -20)が、0時間(= 20 - 20)に、MAGは、負のオフセット値の−600(-600/400=-1.5)が、3.5(=
5 - 1.5)に、正のオフセット値の+600が6.5(= 5 + 1.5)に相当する。DEP行、INT行、MAG行のグラフは、最小表示(3.5)以下、もしくは、最大表示域を超えると表示されない。
= 17 kmとで記している。予測断層幅Wは、ΔD(DEP,t)=D(DEP,tmax)-D(DEP,tmin)の絶対値から算出した。このtmaxとtminの値は、tmax=1330、tmin=1334である。両方向の矢印は、tmax-tminの時間区間に対応している。ブロック10で、予測断層幅W
= 17 kmを[数57]に代入すると、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードはM=6.7となる。ブロック11から、その大地震の発生時刻は、最新時刻t=1340にあるA(INT,t)の振幅値が下向きのピークに到達する時刻となる。A(INT,t)が到達するその時刻は、INT行に示したD(INT,t)の上向きピークが観測される時刻t=1354となり14イベント後となる。従って、2011年2月28日(m=1380)から、14イベント後にM6.7の大地震が発生する。後述の[図65]のNCI(m,60)から、マグニチュード3.3以上の地震は、時刻m=1380付近で、5.52日に1回発生している。従って、大地震の発生日は、77.3日後となる。予知震源は、LAT、LON、DEP行のD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形補完した破線矢印の先の読み取り値で、緯度が(LAT=36.14)、経度が(LON=138.33)、震源の深さが(DEP=27
km)と各震源要素の行に表記されている。従って、2011年2月28日のイベント時刻のm=1380の時点で、今にも発生しそうなCQT予兆の大地震の予知情報は
(1)
発生時刻が、14イベント後の77日後の5月16日頃
(2)
マグニチュードが、6.7
(3)
震源が(LAT=36.14度、LON=138.33度、DEP=27 km)
であった。
m YYYY/MM/DD hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
1380 2011/02/28 11:32:59.30 36.164 137.479 4.9 7.4924 3.6
1381 2011/03/01 16:50:19.93 36.157 137.445 4.6 29.2891 3.4
1382 2011/03/11 14:57:17.71 36.249 137.582 2.3 238.116 4.7
1383 2011/03/11 15:06:34.00 36.258 137.582 2.3 0.1545 3.3
1384 2011/03/11 16:33:40.95 37.948 138.096 14.9 1.4519 4.3
1385 2011/03/11 16:34:34.85 38.013 139.427 16.1 0.015 4.1
1386 2011/03/11 17:58:07.70 36.813 139.469 3.1 1.3925 4.8
1387 2011/03/11 19:09:39.05 36.122 136.512 8.6 1.192 4
1388 2011/03/11 19:17:29.63 36.124 136.502 8.9 0.1307 3.4
1389 2011/03/11 19:38:06.20 36.259 137.564 2 0.3435 3.6
1390 2011/03/11 19:40:53.78 36.817 139.461 4.7 0.0465 3.4
1391 2011/03/11 20:10:54.85 36.864 139.327 5.6 0.5003 3.6
1392 2011/03/11 22:09:28.59 36.249 137.56 2.6 1.976 3.4
1393 2011/03/12 00:11:42.85 36.248 137.556 2.3 2.0373 3.8
1394 2011/03/12 00:24:40.01 36.804 139.312 6.4 0.2159 4.5
1395 2011/03/12 00:47:47.56 36.766 139.475 4.9 0.3854 3.3
1396 2011/03/12 03:59:15.62 36.986 138.598 8.4 3.1911 6.7
1397 2011/03/12 04:01:14.19 36.917 138.598 10.5 0.0329 3.6
上記予知の検証を、[図61]に図示する。先ず、発生時刻の予知に関して、2月28日のm=1380から2イベント後の3月11日から東北巨大地震の余震が発生し始めた。その余震発生から14イベント後に、2月28日から16イベント後に、M6.7の長野県北部の地震が発生した。従って、2月28日から、14イベント後M6.7の大地震が発生すると予知した予知精度は、イベント数では、2イベント早く予知しただけで、その予知精度は良い。しかし、イベントの時刻から実時間への変換に東北巨大地震の余震の影響が考慮されていないので、実時間の予知精度は悪い。この悪い精度は、3月11日に発生していた東北巨大地震の余震をモニターしていれば、M6.7
地震の発生日の予知を、3月12日とする事が可能であった。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。従って、m=1395の値d(MAG,1395)=3.3からd(MAG,1396)=6.7まで太い線グラフとなるが、表示範囲は、その値が3.5から6.5までである。太線には、横矢印で、2011/3/12
M6.7と大地震(余震)の発生日とマグニチュードが表示してある。従って、マグニチュードの予知は、正確であった。又、他の震源要素cの各行の変位d(c,m)グラフも細線から太線表示となる。各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t=
m-w-sの関係から、d(c,m)の太線グラフから40イベント遅れた個所で太線表示となっている。従って、LAT、LON、DEP行の破線矢印の先は、d(c,m)の太線の位置付近を、指しているので震源の予知も、略正確である。なお、その予知した震源は、緯度が(LAT=36.14)、経度が(LON=138.33)、震源の深さが(DEP=27
km)であり、長野県北部に発生したM6.7地震の震源は、(LAT= 36.986度、LON= 138.598度、DEP= 8.4km)である。発生日の予知に関して、INT行の下向き破線矢印がA(INT,t)の太線の始まりで、その予知も、2イベント早かったが、略正確であった事を図が検証している。
NDEP-21(t) = 243.75km、
NINT-21(t) = 137.47 h (時間)、
NMAG-21(t)
= 4.53
である。ただし、NMAG-21(t)は、3からオフセット値を規格化しているので、最大値は1.53が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。又、右側の縦軸目盛のラベルMAGは5以上なので、地震のマグニチュードが5以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、経度範囲の136度〜140度に相当する。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-21(t)、△印が、NINT-21(t)、□印が、NMAG-21(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-10の関係がある。時間mの範囲は、m=1200-1500で、2008/03/17から2011/04/29の期間に相当する。大余震M6.7のCQTD予兆の個所には、NDEP-21(t)が、t=1325付近で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが、付けられている。そのCQKD予兆のM6.7大地震の発生個所は、時刻m
= 1396なので、下向き破線矢印で示した時刻t=1386の個所である。又、その大地震は、2011のラベルを付けた太線矢印のd(MAG,m=1396)である。予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-21(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。
の中越地震が発生した。そのイベント時間に対応する実時間は、2004年10月23日である。従って、その予知精度は正確である。この中越地震の震源要素MAGのd(MAG,452)は、MAG行のd(MAG,m)の細線グラフが、m=451の値d(MAG,451)=5からd(MAG,452)=6.8まで太線グラフ表示となっている箇所である。その最初の太線の横に、発生日とマグニチュードを2004/10/23
M6.8とラベル表示してある。ただし、d(MAG,m)の表示範囲は、マグニチュードが3.5から6.5までである。他の震源要素の各行の変位d(c,m)グラフも細線から太線表示となっている。この大地震の震源を予知するLAT、LON、DEP行の破線矢印は、d(c,m)の太線の位置付近を、指しているので震源の予知も、正確である。なお、各破線矢印先の読み取り値は、LAT行が(LAT=37.29)、LON行が、(LON=138.93)、DEP行が(DEP=13.5km)となった。一方、発生した中越地震の震源は、(LAT=37.289度、LON=138.87度、DEP=13.1km)であったので、震源の予知精度は、非常に良い。マグニチュードの予知に関して、予測断層幅Wが、W=24kmなので、そのWを、[数57]に代入すると、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードはM=6.8と予知できたので、マグニチュードの予知精度も、非常に良い。[非特許文献19]によると、断層形状の推定値は、長さが、L=24km、幅がW=17kmであったので、この地震の断層幅Wの予測精度も良い。
= 452なので、下向き破線矢印で示した時刻t=442の個所である。又、その大地震は、2004のラベルを付けた太線矢印のd(MAG,m=452)である。予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-21(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。
m =
319 (2001/12/08)の時、CI(m,60)max = 60 x 221.016時間
m = 1269
(2009/03/30)の時、CD(m,60)max = 60 x 90.379 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図65]にグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、NCI(m,60)とNCD(m,60)グラフの目盛である。又、右側の縦軸のMAGとラベル付けした5以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]を矢印の高さに変換したグラフ目盛である。従って、矢印の高さがマグニチュードのオフセット値となり、MAGが5以上の大地震になると表示される。更に、その上にある右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛りの範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした経度範囲の136度〜140度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動が無くなる群発地震と、マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代が、[図65]の時系列[d(LON,m)]か[d(MAG,m)]にラベル表記されている。[図65]の時系列[d(LON,m)]の点グラフの変化の無い個所に矢印で示したSと発生年代ラベルは、その時発生した群発地震を表す。[図65]にグラフ表示したNCD(m,60)とNCI(m,60)は、選択した新潟・中越地方(32度−36度、136度−140度)に、今にも発生しそうな群発地震、大地震発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を地殻に蓄積、解放される歪エネルギー密度の推移から抽出した実施例である。ただし、大地震2007bは、2007aと連動しているので、2007bのAMR現象の抽出は、できていない。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
1998 224 1998/09/03 39.803 140.905 7.86 6.2
2001a 584 2001/08/14 40.993 142.44 37.69 6.4
2001b 613 2001/12/02 39.396 141.267 121.5 6.4
2003a 791 2003/05/26 38.818 141.654 72 7.1
2003b 926 2003/07/26 38.402 141.174 11.9 6.4
2005a 1281 2005/08/16 38.151 142.28 41.6 7.2
2005b 1347 2005/12/02 38.073 142.353 40.3 6.6
2008 1669 2008/06/14 39.03 140.881 7.8 7.2
2010 2110 2010/07/05 39.657 142.653 34.5 6.4
2011a 2197 2011/03/10 38.271 142.879 28.9 6.4
2011b 2201 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
2011c 2714 2011/04/07 38.204 141.92 65.9 7.5
である。
= m - wなので、10イベントとなり、加速度A(c,t)の場合、t = m-w-sなので、40イベントとなる。
deg、LON行に1/200 deg、DEP行に1/10 km、INT行に1/5 h、MAG行に1/400と記した。オフセットの方向は、震源の深さ方向の下向きを正としたので、全ての行の下向きを正とする。正のオフセット値400でのLATとLONの値は、各基準値の北緯40度と東経140.5度に400/200
= 2度加えた値となるので、LATが42度、LONが142.5度となり、負のオフセット値の-400で、LATが38度、LONが、138.5度となる。又、DEPは、負のオフセット値の−300(-300/10
= -30)が、0km(= 30 - 30)に、INTは、負のオフセット値の−100(-100/5 = -20)が、0時間(= 20 - 20)に、MAGは、負のオフセット値の−600(-600/400=-1.5)が、3.5(=
5 - 1.5)に、正のオフセット値の+600が6.5(= 5 + 1.5)に相当する。DEP行、INT行、MAG行の最大表示域を超えた値は正のオフセット値600の最大値で、グラフは打ち切られる。例えば、マグニチュードが、6.5より大きくなると、6.5以上の部分のグラフは表示されない。
= 15 kmと両方向の矢印で時刻t=2040付近DEP行のD(DEP,t)に記した。この予測断層幅Wを、[数57]に代入すると、マグニチュードは6.6となり、マグニチュードの予知精度は良い。この大地震の発生時刻の予知に関し、A(INT,t)の周期振動のピークを利用する場合、INT行のD(INT,t)が下方のピーク値を取った時刻t=2080にA(INT,t)が到着する時刻を大地震発生の時刻と予知できる。その個所を、短い下向きの破線矢印で示した。この予知時刻は、A(DEP,t)の周期振動のピークを利用する場合、DEP行のD(DEP,t)が上方のピーク値を取った時刻t=2080と同一である。しかし、実際に発生した時刻は、t=2070(t=2110-w-s)なので、10イベントも早い。ただし、実際に予知を実施する場合、D(INT,t)が下方のピーク値は、最初の個所(小さな変動の一つ前の、t=2070)とする。その後のt=2080のピーク値は、未だ出現しない。この場合、最初に予知した時刻は、正確である。予知した震源は、(LAT=39.4度、LON=142.5度、DEP=42km)となり、実際の震源(LAT=39.657度、LON=142.653度、DEP=34.5km)と比較すると、震源の予知精度は良い。
= 17 km となり、DEP行のt=2110付近に、両方向の矢印と数値を記している。両方向の矢印は、[図1]のブロック9で説明したtmax-tminの時間区間に対応し、予測断層幅Wは、ΔD(DEP,t)=D(DEP,tmax)-D(DEP,tmin)の絶対値から算出した。このtmaxとtminの値は、tmax=2099、tmin=2123である。予測断層幅W
= 17 kmを[数57]に代入すると、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードはM=6.7となる。従って、2011年2月24日(m=2191)から、3イベントか6イベント後にM6.7の大地震が発生する。マグニチュード3.5以上の地震は、時刻m=2191付近で、後述の[図71]のNCI(m,60)から、3.58日に1回発生している。従って、大地震の発生日は、10.74日後の2011年3月9日か10日頃か、21.48日後の3月17日頃となる。予知した震源は、LAT、LON、DEP行のD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形補完した破線矢印の先の読み取り値となる。その値は、緯度が(LAT=38.24)、経度が(LON=142.82)、震源の深さが(DEP=19
km)と各震源要素の行に表記されている。従って、2011年2月24日のイベント時刻のm=2191の時点で、今にも発生しそうな大地震の予知情報は
(1)
発生時刻が、3から6イベント後の2011年3月9日から3月21日頃
(2)
マグニチュードが、6.7
(3)
震源が(LAT=38.24度、LON=142.82度、DEP=19 km)
であった。
m YYYY/MM/DD
hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
2191 2011/02/24 11:11:32.47 40.897 139.121 28.6 102.6253 4.1
2192 2011/03/02 03:11:42.06 40.161 139.347 20.1 136.0027 3.6
2193 2011/03/05 09:25:56.57 38.537 142.105 42.3 78.2374 3.8
2194 2011/03/09 12:05:48.22 38.283 142.927 21.3 98.6643 5
2195 2011/03/09 13:45:50.59 38.438 142.941 22.1 1.6673 5.7
2196 2011/03/10 03:16:14.18 38.271 142.879 28.9 13.5066 6.4
2197 2011/03/10 06:00:54.64 38.259 142.913 28 2.7446 5
2198 2011/03/10 07:42:45.32 38.174 142.957 21.2 1.6974 4.2
2199 2011/03/11 13:12:30.23 38.263 142.952 18.2 29.4958 4.2
2200 2011/03/11 14:46:18.12 38.103 142.861 23.7 1.5633 9
2201 2011/03/11 14:57:25.81 39.197 142.382 23.8 0.1855 5.7
2202 2011/03/11 15:06:10.75 39.042 142.398 26.6 0.1458 6.7
2203 2011/03/11 15:08:53.50 39.839 142.781 31.7 0.0452 7.4
2204 2011/03/11 15:12:54.40 39.442 142.095 33.4 0.0669 4.8
2205 2011/03/11 15:23:05.40 39.003 142.447 29.8 0.1697 6.1
上記表から発生時刻の予知に関して、2月24日のm=2191から3イベント後の3月9日に東北巨大地震の前震のM5が発生した。更に5イベント後の3月10日にM6.4地震、そして、9イベント後の3月11日に、M9東北巨大地震が発生した。従って、震源を(LAT=38.24度、LON=142.82度、DEP=19
km)としたM6.7の大地震が、2月24日から、3イベントから6イベント後に、発生するとした予知は、正確であったと言える。
M6.4とラベル表示された太線は、m=2195の値d(MAG, 219)=5.7からd(MAG,2196)=6.4まで、更に、東北巨大地震の2011/3/11
M9とラベル表示された太線は、m=2200の値d(MAG,2199)=4.2からd(MAG,2200)=9までである。なお、マグニチュードの表示範囲は、その値が3.5から6.5までである。各震源要素cの各行の変位d(c,m)の線グラフも細線から太線となる。各震源要素c行の加速度A(c,t)も、t=
m-w-sの関係から、d(c,m)の太線グラフから40イベント遅れた個所で太線となっている。又、変位D(c,t)は、t=
m-wの関係から、d(c,m)より10イベント遅れた表示である。従って、震源予知に関して、LAT、LON、DEP行の変位D(c,t)を線形補間した破線矢印の先は、10イベント遅れたd(c,m)の太線の位置を指しているので、震源の予知は、正確である。発生時刻mの予知に関して、DEP行からINT行の下向き破線矢印がA(DEP,t)のA(INT,t)の太線の個所を指し、その予知時刻も正確であった事を図示している。
NDEP-21(t) = 73.95km、
NINT-21(t) = 138.67 h (時間)、
NMAG-21(t)
= 5.74
である。ただし、NMAG-21(t)は、3.3からオフセット値を規格化しているので、最大値は2.44が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。又、右側の縦軸目盛のラベルMAGは6以上なので、地震のマグニチュードが6以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、その経度範囲は、138度〜143度となる。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-21(t)、△印が、NINT-21(t)、□印が、NMAG-21(t)、点が、d(LON,m)、縦矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-10の関係がある。時間mの範囲は、m=1900-2300で、2008/12/18から2011/03/14の期間に相当する。2つのCQTD予兆が、上下方向の二重線矢印で表示されている。一番目のCQTD予兆は、2010とラベル表示されたM6.4地震の予兆で、2番目のCQTD予兆が、2011とd(MAG,2200)の矢印にラベル表示された東北巨大地震M9もしくはその前震のM6.4地震の予兆である。又、これら予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-21(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。CQKD予兆の東北巨大地震M9の発生個所は、時刻m
= 2200なので、下向き破線矢印で示した時刻t=2190の個所である。2011の東北巨大地震M9発生直後のNDEP-21(t)は、発生直前の加算平均した地震の影響が無くなると、浅い処から深い所へと移動している。この観測は、太平洋プレートと東北地方の東海岸の下の大陸プレートとの固着域が、浅い箇所から深い箇所に向けて破壊した事を示している。又、NDEP-21(t)は、[数62]の時間mを10イベント遅れの時間tに変換した歪エネルギー密度の関数でもある。従って、NDEP-21(t)グラフの変化は、東北巨大地震が発生している現象のグラフで、断層の浅い箇所から深い箇所へと向かって、蓄積されていた歪エネルギーが、一挙に開放された事を表す。巨大地震は、上向きの破線矢印で示した時刻t=2190で発生しているが、その直前の歪エネルギー密度NDEP-21(t)は、地殻の深い所でピークに到達し、深い所から、浅い方向へと、一挙に開放され始めているAMR現象を、検出している。このNDEP-21(t)が、AMR現象の抽出に使用した観測窓の時間幅は、次に述べる[図71]-[図73]のNCD(m,60)の時間幅60イベントより狭い21イベントである。
m =
582 (2001/08/01)の時、CI(m,60)max = 60 x 107.808時間、
m =
856 (2003/05/28)の時、CD(m,60)max = 60 x 69.75667 km
となる。
これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図71]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪エネルギー密度、NCI(m,60)とNCD(m,60)の相対目盛である。又、右側の縦軸のMAGとラベル付けした6以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]のMAGが6以上になると、その値を矢印の高さに変換表示したグラフ目盛である。更に、MAGが6以上のd(MAG,m)を、破線矢印で歪エネルギー密度のグラフ(NCD(m,60)とNCI(m,60))付近まで延長し、AMR現象が大地震発生前に、抽出されたかを、明確にした。右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛りの範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした、経度の目盛範囲、138度〜143度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。ただし、巨大地震の場合は、断層形状が大きく余震発生領域が拡がるので、点グラフは変動する。マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代を、[図71]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。発生年代が同一の場合は、アルファベットa、bを付加した。地殻に蓄積された歪エネルギー、[図71]のNCD(m,60)とNCI(m,60)、のピークが、大地震発生の直前(矢印の少し前)から、減少し始めている。M7.1の大地震2003a(発生日=2003/05/26、LAT=38.818度、LON=141.654度、DEP=72km)の震源の深さDEPは深い。従って、NCD(m,60)で表した歪エネルギー密度は、M7.1
地震発生直後から増加し最大ピークに到達する。しかし、そのピークは、震源の浅いM6.4地震2003b(発生日=2003/07/26、LAT=38.402度、LON=141.174度、DEP=11.9km)とその前震の発生前から、歪エネルギー密度は減少し始めている。従って、今にも発生しそうな大地震発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を歪エネルギーの推移から抽出した例である。
m =
570 (2001/06/25)の時、CI(m,40)max = 40 x 114.48時間
m =
855 (2003/05/28)の時、CD(m,40)max = 40 x 70.77 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,40)、NCD(m,40)とを、[図72]と[図73]に、歪エネルギー密度の推移グラフとして表示した。[図72]は、期間が1997年1月2日(m=0)から2006年12月27日(m=1500)までで、[図73]は、2006年12月27日(m=1500)から、2011年5月10日(m=3000)までである。[図72]と[図73]のグラフ表示、大地震のラベル、各目盛の表示方法は、2s=60の場合の[図71]と同一である。唯一の違いは、[図73]に表示した東北巨大地震2011b発生直後から、NCI(m,40)を10倍拡大表示した事である。この拡大したNCI(m,40)の歪エネルギー密度の推移から、[図71]のNCI(m,60)から明確に抽出できなかった大きなM7.5余震(2011cとラベル表示したm=2713で発生した余震、もしくは、大地震)の発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を、抽出できた例を示した。このM7.5地震の発生日と震源は、(2011/04/07、LAT=38.204度、LON=141.92度、DEP=65.9km)であった。発生後、時系列[d(LON,m)]の変動が少なくなっているので、このM7.5
の大地震は、巨大地震2011bの余震ではなく、余震発生中に発生した、別の大地震である。大地震2011cの発生直後から、NCD(m,40)とNCI(m,40)の振幅変動が反転しているのは、大地震2011cとその余震の震源が深かったからである。
関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)のCQT予兆、
新潟・中越地方(36度−40度、136度−140度) のCQT予兆、
東北地方(38度−42度、138度−143度)のCQK予兆
から、それら予兆に該当する大地震を予知できた。発生日時の予知に関して、これら複数の大地震は、最終的に、2011年3月9日の時点で、3月11日頃発生すると予知でき、連動した大地震もしくは巨大地震として、3月11日に発生したM9の東北巨大地震の発生を推測できた。しかし、そのマグニチュードは、直接予知できなかった。それは、次の理由による。2011年3月11日のM9東日本巨大地震の断層長Lは、約500kmとなり、メッシュを構成する緯度差に換算すると約4.5度となる。一方、上記大地震の予知のため選択した領域の広さは、約4〜5度の緯度、経度幅からなるメッシュであった。従って、選択した領域(メッシュ)内の地震発生の変化から、いまにも発生しそうであった巨大地震の断層幅Wを直接抽出できなかった。
日本列島及び島々に張り巡らされた、国土地理院の約1200のGPSステーションの地殻変動解析に多くの時間を必要とするために、上記2月28日の時点で、その解析は一切実施されていなかった。その地殻変動の異常抽出は、3月11日の東北巨大地震発生後に、[図1]のブロック12−15で実施した。上記大地震と巨大地震を区別するマグニチュードの予知は、「プレート境界の地殻表面の変化に出現する異常が、巨大地震の予兆となり、その予兆の広がりが、今にも発生しそうな巨大地震の断層長(L)となる」自然現象を利用した。このマグニチュードと、発生時期の予知は、[図1]のブロック16とブロック21で実施し、[背景技術]の[0128]-[0148]で、既に、詳細したので、省略する。
中国・四国・近畿地方(32度-36度、131.5度-136.5度)(深発地震は含まない)、
近畿・福井・東南海地方 (31度-37度、134度-138度)、
関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)、
新潟・中越地方(36度−40度、136度−140度)、
東北地方(38度−42度、138度−143度)、
東北・北海道地方(37度−46度、138度−150度)、
日本列島を含む広範囲な領域(16度−52度、116度−156度)
とする。これら各領域の歪エネルギー密度から2011年3月11日に発生したM9の東北巨大地震の予知が可能であったとする検証を、実施例として述べる。
1)中国・四国・近畿地方の[図33]の歪エネルギー密度の推移からは、2011年7月5日に発生した和歌山県で発生したM5.5地震の小規模なAMRの現象の検出(AMR-22g)は存在するが、2011年3月11日に発生しそうな大地震に関連した大規模なAMRの現象の検出は無い。ただし、この地方の歪エネルギー密度には、近畿地方に存在する深発地震は含まれていない。
2)近畿・福井・東南海地方の深発地震も含めた歪エネルギー密度NCD(m,60)とNCI(m,60)には、2011年1月12日頃、共にピークに到達し、その直後、急減少を始め、18イベント後に3月11日を迎えた大規模なAMR現象の検出がある。
3)関東・甲信越・中越地方の[図57]の2011とd(MAG,m)にラベル表示したM7.4の発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
4)新潟・中越地方の[図65]の2011とd(MAG,m)にラベル表示したM6.7の発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
5)東北地方の[図71]と[図74]の2011aと2011bとd(MAG,m)にラベル表示したM9巨大地震発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
6)東北・北海道地方にも後述の[図80]にM9巨大地震発生直前、その前震を含めた大規模なAMR現象の検出がある。
7)日本列島を含む広範囲な領域で、後述の[図82]-[図85]にM9巨大地震発生直前、その前震を含めた大規模なAMR現象の検出がある。
従って、東日本の太平洋プレートと大陸プレートの境界で大規模なAMR現象を検出している。このプレート境界の直線的な長さは、[背景技術]で説明した様に、500 km余りとなる。従って、断層の長さ、L=500
kmを[数56]に代入しマグニチュード9を得る。また、東北・北海道地方と日本列島を含む広範囲な領域のAMR現象抽出後から数日から数時間以内に、その巨大地震が発生すると予知できる。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
1997a 12 1997/03/16 34.925 137.528 39.12 6
1997b 28 1997/05/24 34.498 137.503 23.1 6
2000 295 2000/06/07 36.824 135.566 21.3 6.2
2003 591 2003/11/12 33.17 137.057 397.8 6.5
2004a 648 2004/09/05 33.03 136.8 37.6 6.9
2004b 668 2004/09/05 33.144 137.142 43.5 7.4
2004c 783 2004/09/07 33.206 137.296 41 6.6
2004d 819 2004/09/08 33.114 137.291 36.1 6.5
2007 1111 2007/07/16 36.866 135.105 373.8 6.7
である。
m =
1084 (2007/03/30)の時、CI(m,60)max = 60 x 171.98時間、
m = 650 (2004/09/05)の時、CD(m,60)max = 60 x
239.55 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図80c]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪エネルギー密度、NCI(m,60)とNCD(m,60)の相対目盛である。又、右側の縦軸の6以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]をMAGとラベル付けした矢印の高さのグラフの目盛である。従って、MAGのグラフは、マグニチュードのオフセット値が矢印の高さに変換表示され、MAGが6以上になると表示される。右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛り範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした、LONの目盛で、経度の134度〜138度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。対象期間は、m=9000〜11000の2009年1月10日から2011年3月18日である。マグニチュードが6以上で2000年以降の大地震には、その発生年代を、[図77]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。地殻に蓄積された歪エネルギー密度、[図77]のNCD(m,60)とNCI(m,60)とから、抽出できたM6以上のAMR現象は、
2000、2003、2004a、2004b、2007の各大地震と、AMR-22iとラベル表示した近畿・福井・東南海地方に出現した2011年3月11日のM9東北巨大地震の大規模なAMR現象である。このAMR現象は、2011年1月12日(m=1338)頃、共にピークに到達し、その直後、急減少を始め、18イベント後に3月11日(m=1356)を迎え、50イベント後の7月11日まで、継続した。更に、NCD(m,60)の急減少は、76イベント後の10月26日まで継続している。この大規模なAMR現象は、上記中国・四国・近畿地方の予知の実施例で取り上げた2011年7月5日和歌山県のM5.5地震をも含めたマグニチュードが5以上で5.5以下の地震7個程含み、2011年3月11日のM9東北巨大地震発生前後に生じた大規模なAMR現象である。この様に、各地域の地震の系は、閉じた系でなく開いた系で、太平洋プレート下端の深発地震を介し、隣接する地域の影響を受ける。従って、巨大地震の予測断層長は、太平洋プレートと大陸プレートの境界、約500
kmであると断定できる。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
2000 2095 2000/01/28 43.006 146.749 58.51 7
2003a 4203 2003/05/26 38.818 141.654 72 7.1
2003b 4540 2003/09/26 41.78 144.078 42 8
2003c 4564 2003/09/26 41.707 143.695 21.4 7.3
2004 5987 2004/11/29 42.944 145.28 48.2 7.1
2005a 6516 2005/08/16 38.151 142.28 41.6 7.2
2005b 6726 2005/11/15 38.031 144.889 83 7.1
2008a 8414 2008/06/14 39.03 140.881 7.8 7.2
2008b 8729 2008/09/11 41.776 144.151 30.9 7.1
2010 9831 2010/06/18 44.597 149.196 30 7
2011a 10307 2011/03/09 38.328 143.28 8.3 7.5
2011b 10411 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
である。
m =
9795 (2010/05/30)の時、CI(m,30)max = 30 x 26.06時間、
m =
7231 (2006/06/14)の時、CD(m,30)max = 30 x 97.02 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,30)、NCD(m,30)とを、[図80]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪エネルギー密度、NCI(m,30)とNCD(m,30)の相対目盛である。又、右側のMAG(マグニチュード)とラベル付けした縦軸目盛は、時系列[d(MAG,m)]の6以上の目盛である。従って、[d(MAG,m)]のグラフは、その6以上の値が矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛にLON(経度)とラベル付けした目盛りは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]目盛で、その点グラフの範囲は、経度の138度〜150度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。対象期間は、m=9000〜11000の2009年1月10日から2011年3月18日である。マグニチュードが7以上の大地震と巨大地震には、その発生年代を、[図80]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。地殻に蓄積された歪エネルギー、[図80]のNCD(m,30)とNCI(m,30)の、これらM7以上のAMR現象は、
2010のM7大地震(m=9831、発生日=2010/06/18)の場合、NCD(m,30)とNCI(m,30)のピーク値は、
NCD(m=9817,30)
= 0.66 (2010/06/08)
NCI(m=9795,30) = 1 (2010/05/30)
となる。
2011aのM7.5大地震(m=10307、発生日=2011/03/09)の場合、NCD(m,30)とNCI(m,30)のピーク値は、
NCD(m=10238,30)
= 0.90 (2011/01/19)
NCI(m=10251,30) = 0.84 (2011/02/01)
となる。
2011aのM7.5大地震は、2011bの東北巨大地震の前震である。前震である事をを検証するために、[図80]の期間をm=10000〜11000とし、更に、2011a地震発生後NCI(m,30)が最小値に到達直後のm=10338からm=11000の間のNCI(m,30)を25倍に拡大し、[図81]に表示する。25倍したNCI(m,30)のピーク値はm=10413で、2011bの東北巨大地震が発生した時刻である。従って、巨大地震2011bのAMR現象を検出できていない。しかし、NCI(m,30)は、INTを累積加算しているので、前震2011aの余震の影響を少なくするために、加算数を30より少なくすると、そのピーク値を取る時刻をm=10413より早める事が出来る。例えば、累積加算数を20と異なる観測窓を使用する場合、[数61]の2sを20としたNCI(m,20)のピーク値は、東北巨大地震発生時刻のm=10413より3イベント早いm=10410となり巨大地震のAMR現象が検出される。
m =
11244 (2006/08/10)の時、CI(m,100)max = 100 x 13.008時間、
m =
1119 (1998/02/23)の時、CD(m,100)max = 100 x 120.30 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,100)、NCD(m,100)とを、[図82]に、上記日本列島を含む広範囲な領域(緯度16度-52度、経度116度-156度)の歪エネルギー密度としてグラフ表示した。表示期間はm=15300〜17800で、2009/09/19から2011/03/13までである。マグニチュードが7以上の主要な地震には、d(MAG,m)に発生した年代をラベル表示した。同じ年代に発生した地震には、アルファベットのa、bで区別している。それら年代を表示した地震の震源情報は、
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
2010a 15755 2010/02/27 25.919 128.68 37 7.4
2010b 16115 2010/06/18 44.597 149.196 30 7
2010c 16645 2010/11/30 28.358 139.589 493.9 7.1
2010d 16695 2010/12/22 27.052 143.935 8 7.9
2011a 17287 2011/03/09 38.328 143.28 8.3 7.5
2011b 17361 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
である。
地震は、[背景技術]で説明した様に、太平洋プレートが異常な運動を起こしている最中に発生した。従って、2011年3月11日に発生したM9の東北巨大地震の予兆的な地震である。なお、2011年3月9日に発生した2011aのM7.5地震は、東北・北海道地方(37度−46度、138度−150度)のAMR現象の検出で前述したが、後述するように、巨大地震の前震である。その震源は、(北緯38.328度、東経143.28度、深さ8.3km)なので、上記、東北地方(38度−42度、138度−143度)の[図71]と[図74]には、このM7.5前震は、含まれていない。
m =
11241 (2006/08/07)の時、CI(m,30)max = 30 x 16.60時間、
m =
366 (1997/05/10)の時、CD(m,30)max = 30 x 172.77 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数61]と[数62]のNCI(m,30)、NCD(m,30)とを、[図83]に、歪エネルギー密度の推移グラフとして表示した。[図83]の表示期間は、[図82]と同様にm=15300〜17800で実時間に変換すると2009年9月19日から2011年3月13までである。歪エネルギー密度の変動からのAMR検出は、NCI(m,30)とNCD(m,30)の方が、NCI(m,100)とNCD(m,100)より、高周波の検出成分を多く含む。従って、深発地震2010cと父島近海地震2010dのAMR現象が分離されて検出されている。その検出をより細かく見るために、[図83]の表示期間からm=16300〜17500で2010年8月12日から2011年3月11の期間を[図84]に拡大表示した。この[図84]の各大地震のAMR現象は、
2010c(m=16645、2010/11/30)のM7.1深発地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=16635
(2010/11/26)
NCD(m,30)のピークは、m=16636
(2010/11/26)
2010d(m=16695、2010/12/22)のM7.9地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=16695
(2010/12/22)
NCD(m,30)のピークは、m=16690
(2010/12/17)
2011a(m=17287、2011/03/09)のM7.5地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=17283
(2011/03/07)
NCD(m,30)のピークは、m=17271
(2011/03/03)
となり、各大地震のAMR現象が、それら大地震発生直前に検出されている。
20倍したNCI(m,30)がm=17359、
5倍したNCD(m,30)がm=17358
となる。従って、巨大地震2011bのAMR現象を検出できているので、2011a地震は、巨大地震の前震と断定できる。観測窓の2s=30を、更に縮小すると、上記AMR現象検出を早める事が可能となる。
2 d(c,j)信号を直接、所定の選択、もしくは平滑処理(処理遅れ時間はΔ)し、[c]=[D(c,1),D(c,2),・・D(c,m),・・]とする時系列化手段、
3 時系列[c]からD(c,m)-D(c,m-n)を1次差分値ΔD(c,m,n)として出力し、ΔD(c,m,n)-ΔD(c,m-k,n)を2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するか、
ΔD(c,m,n)検出と等価な濾過機能を設定し、[c]から濾過したF1(c,m)を1次差分値として出力し、Δ2D(c,m,n,k)検出と等価な濾過機能を設定し、[c]から濾過したF2(c,m)を2次差分値として出力するかの
1次、2次差分出力手段
4 時刻mを時刻t、t=m-Δ-(n+k)/2、(2で処理遅れが無ければΔ=0)にシフトする時刻シフト手段
5 D(c,m)を変位D(c,t)に、1次差分値を速度V(c,t)に、2次差分値を加速度A(c,t)に変換する変位、速度、加速度変換手段
6 D(c,t)とV(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
7 V(c,t)とA(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
8 D(c,t)とA(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
9 大地震のA(c,t)のCQKとCQT予兆検出手段と、運動の第二法則を用いて、それら予兆を、D(c,t)のCQKDとCQTDに変換し、|ΔD(DEP,t)|=
Wとする予測断層幅Wを検出する手段
10 Mの予知手段
11 発生時刻と震源の予知手段
12 大陸プレートの膨らみ検出手段
13 大陸プレートの運動変化検出手段
14 運動変化に連動した膨らみの広がり(長さL)の検出手段
15 海洋プレートの異常加速運動検出手段
16 巨大地震のMと発生時刻の予知手段
17 観測領域の縮小と拡大手段
18 d(INT,j)とd(DEP,j)のa個の累積加算からCI(m,a)とCD(m,a)を検出する手段
19 規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを領域の歪エネルギー密度に変換する手段
20 領域の歪エネルギー密度から地殻状態の臨界到達時刻の予知手段
21 大地震と巨大地震の予知方法、予知装置、予知プログラム及び記録媒体
22a-22i AMR現象検出個所
0番目(最初)の地震が、
(震源時=1983/01/06 09:35:47.50、LAT=北緯34.453度、LON=東経132.607度、DEP=27.0km、MAG=3.5)、
1番目の地震が、
(震源時=1983/01/08 10:36:54.60、LAT=北緯33.817度、LON=東経131.843度、DEP=83.0km、MAG=4.0)、
2番目の地震が、
(震源時=1983/01/17 12:19:49.10、LAT=北緯33.468度、LON=東経132.448度、DEP=48.0km、MAG=4.1)
であったとする。
0番目=(LAT=34.453、LON=132.607、DEP=27.0、INT=X、MAG=3.5)、
1番目=(LAT=33.817、LON=131.843、DEP=83.0、INT=49.0186、MAG=4.0)、
2番目=(LAT=33.468、LON=132.448、DEP=48.0、INT=217.7151、MAG=4.1)
となる。0番目のINT=Xは、その前の地震情報がないので震源時(発生 時刻)の差である間隔時間INTが算出できない事を意味する。従って、1番目が時系列データの始まりとなる。この様に作成する時系列の表記方法を次に述べる。
LATとすると、
[LAT]=[LAT(1)=33.817、LAT(2)=33.468、・・・]、
LONとすると
[LON]=[LON(1)=131.843、LON(2)=132.448、・・・]、
DEPとすると、
[DEP]=[DEP(1)=83.0、DEP(2)=48.0、・・・]、
INTとすると、
[INT]=[INT(1)=49.0186、INT(2)=217.7151、・・・]、
MAGとすると、
[MAG]=[MAG(1)=4.0、MAG(2)=4.1、・・・]、
と表記される。地震の発生順序を示すインデックスjの1、2、・・・が各時系列の時間tとなる。従って、5次元空間(LAT、LON、DEP、INT、MAG)に描かれた地震発生の軌跡の時刻tの各座標軸成分は、LAT(t)、LON(t)、INT(t)、DEP(t)、MAG(t)となる。これら各成分で定められた位置ベクトルは、抽出する地震を選択するために設定した各しきい値、もしくは所定の各基準値からの変位ベクトルともみなす事ができる。従って、仮想粒子の運動が描く軌跡の時刻t(t=j)における各位置成分は、変位成分と同等に取り扱えるので、成分cがLATであれば、その変位D(c,t)を、D(LAT,t)と表記するが、位置ベクトルのLAT成分のLAT(t)と同等である。これら震源要素cの時系列[c]を、次の[数1]で表記する。
(1)大地震発生の時刻(震源時)の予知
(2)マグニチュードの予知
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、CQKとCQT予兆の推移を如何に確定し予知に利用するか
(4)巨大地震の予知
(5)大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の臨界状態を如何にモニターし、大地震、巨大地震の予知に利用するか
これら項目に関する理論及び技術的な背景を順に説明する。
[特許文献1]は、地震発生の2次の変化率である加速度A(c,t)を、[数1]の時系列[c]から、[図6]の差分間隔を、n=k=sと等しくした2次差分検出ウエーブレットを用いて検出した。この時、加速度A(c,t)は、各震源要素間に共通な略2sの短い固有な周期(時間的な尺度)を持って変動するが、大地震発生直前には、通常の地震発生とは異なる2種類のA(INT,t)とA(DEP,t)とA(MAG,t)との振幅及び位相関係が成立する。この2つの特殊な関係が、[図3]に表示した大地震発生のCQK及びCQT予兆であった。この図で、大地震が発生した時刻は、それら予兆を検出した時刻ta1のA(INT,ta1)の振幅のピークが、半周期後に、反転し、逆のピークに到達した時刻ta2である。[特許文献1]は、加速度A(INT,t)が、略2sの周期を持った変動をしているので、予兆検出時刻ta1の半周期前のta0に2sを加算するか、予兆検出時刻ta1に半周期sを加算して大地震発生時刻のta2を予知した。しかし、加速度A(INT,t)の周期は、略2sであるが、振動毎に、変動する。従って、その様な場合も考量し、予兆検出時刻までの前半の半周期を、ta1-ta0とし、この前半の半周期が、後半の半周期と等しいと仮定して、大地震の発生時刻ta2を予知した。しかし、この後半の半周期が、前半と異なる場合、大地震発生の時刻(震源時)の予知には改善が求められる。この改善に、[数44]の変位D(c,t)と[数47]の加速度A(c,t)の間に成立する[数43]のニュートンの運動の第二法則を利用する。
(1)時刻tx2(tx2 > ta2)のD(c,tx2)が、最新の変位となる。
(2)時刻tx1(=tx2-s)のA(c,tx1)が最新の加速度となる。
(3)[数43]の運動の第二法則により最新の加速 度A(c,tx1)が作用している変位は、時刻tx1の変位D(c,tx1)であるが、加速度A(c,tx1)の算出には、変位D(c,tx2)も含まれる。
(4)[数1]の時系列[c]の最後(最新)の変位d(c,m)を与える最新の時刻mは、m=tx2+wとなる。
(5)大地震が発生する時刻は、震源要素cをINTとした加速度A(INT,t)が谷(正の方向のピーク)となる時刻ta2となる。
この大地震発生時刻ta2は、[図3]のCQT予兆の大地震が発生する時刻に対応する。 ニュートンの運動の第二法則から、時刻ta2の加速度A(INT,ta2)は、変位D(INT,ta2)に作用し、変位D(INT,ta2)は、その振動の山(負の方向のピーク)に在る。[図3]のCQK予兆の大地震発生の場合は、大地震発生時刻ta2で、[図8]のA(c,ta2)とD(c,ta2)の位相関係が、それぞれ反転する。
[特許文献1]の発明における、マグニチュードの程度の予知に関しては、[非特許文献11]にもあるように、地震発生の変化に、地殻の応力場の変化が反映されているというよく知られた自然法則を利用している。具体例としては、北緯32度〜36度、東経131.5度〜136.5度で囲まれた中国・四国・近畿地方に発生したマグニチュードが3.5以上の地震の発生時刻の時間間隔INTの時系列d(INT,m)を利用する。INTのランダム的な変動を平滑するために、例えば、 任意な個数、2s個(2s=60〜70)の移動平均、もしくは累積加算を取る。時間に関する固有な尺度(60〜70イベント)は、大地震の予兆を検出する加速度A(c,t)の変動周期に相当する。時刻mのINTの2s個の累積値を、CI(m,2s)と表記する。CI(m,2s)は、2s個の地震発生に、費やした時間なので、CI(m,2s)が、増加すれば、単位時間当たりの地震の数が、減少し、地震活動が静穏になり、応力の蓄積が進む。従って、CI(m,2s)を利用すれば、大地震に至る応力の 蓄積が如何に推移するかを観察する事が出来る。例えば、上記中国・四国・近畿地方の場合、次の3つの段階に分類できる。まず1段階目は、地震の数年前から観測される静穏の始まり、次の2段階目は、1年から半年程前に観測される蓄積された 応力がピークに到達し応力の蓄積が減少し始めたと判断される臨界静穏状態、そして、3段階目は、応力の蓄積が急激に減少し、大地震の発生数日〜数時間前まで急減少が継続する段階に分類できる。すると、臨界静穏状態に対応する形状の振幅値、大地震の発生数日までに観測される形状全体の幅やその面積の大きさが、蓄積応力が作用する断層形状(長さや幅)や断層面積に比例していると仮定できる。又、後述するように、CI(m,2s)は、地殻に蓄積され開放される歪エネルギーの密度に比例する量となるので、その形状の総面積が、大地震により解放される総歪エネルギーと仮定できる。従って、過去に発生した大地震のM6クラスとかM7クラスとかのマグニチュードの程度とこれら形状の大きさとの比例関係から、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの程度の予知をする事ができる。一方、マグニチュードは、[非特許文献1]によると、MKS単位で、次の[数53]で与えられる。
[図3]のCQKとCQT予兆において、加速度A(DEP,t)とA(INT,t)とが、完全な逆位相とならない波形の反転も観測されている。例えば、[特許文献1]の改善の実施例として後述する2011年3月10日に発生した東北地方のCQKのM6.4地震や2011年7月5日に発生した和歌山県のCQKのM5.5地震等がある。これらの地震では、地震発生日は、[図3]のA(INT,t)が負のピーク値をとる時刻ta2ではなく、A(DEP,t)が、時刻ta2の正のピーク値から更に半周期進んだ負のピーク値を取る時刻となる。その時刻は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)で震源要素cをDEPとした関係図を用いると、時刻ta3となる。この発生時刻のta2からta3への遅延は、上記CQK型の物理モデルによると、時刻ta1からta2の変化量ΔD(DEP,t)で生じるΔF(DEP,t)は、時刻ta2で今にも発生しそうな大地震の断層に作用するせん断応力を誘発する。しかし、そのせん断応力は、変化量ΔD(DEP,t)で生じるとされたΔF(DEP,t)よりも少ない量となり、変化量ΔD(DEP,t)に相当する断層幅を持った断層の静止摩擦応力より小さくなる。従って、そのCQK大地震は、時刻ta2で発生しない。時刻ta2からta3までの変化量ΔD(DEP,t)で生じたΔF(DEP,t)が誘発するせん断応力が更に加わると、断層に作用するせん断応力は、断層面の静止摩擦応力より大きくなり、そのCQK大地震が時刻ta3で発生すると推論される。ただし、この場合でも、時刻ta1からta2までの変化量ΔD(DEP,t)が、断層幅Wに略等しくなる。従って、断層幅Wを持った断層に作用するせん断応力を生み出す源となるΔF(DEP,t)を発生させる物理モデルは、CQKとCQT予兆の加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]に図示した理想的な反転と異なる場合、[特許文献1]の大地震発生時刻と震源の予知技術を改善する。
マグニチュードが8.5より大きな巨大地震にも[数55]や[数56]が成立すると仮定すると、巨大地震の断層長Lの予測が、巨大地震のマグニチュードの予知となる。従って、断層長Lの予測をするために、[特許文献1]に用いた変位、1次差分、2次差分検出ウエーブレットを上記2つの物理的性質を満足する各検出ウエーブレットに変更して、巨大地震発生の自然現象を定量化し、巨大地震の予知に利用する。
太平洋に面する東海岸側の下には、太平洋プレートと固着している領域がある。その固着域は、[図11]に茶色で示され、その下の矢印は、太平洋プレートの西方向への運動方向を示し、固着域もその方向へ動いていた。固着域の西方向への運動が、太平洋に面する東海岸側を引きずり込んでいた(沈下させていた)。一方、大陸プレートの東方向へ矢印で示した 運動は、日本海に面する西海岸側を押し上げていた(隆起させていた)。このスローな変形は、長年にわたり生じた変形で、実線からの通常な変形として破線で示されている。
(2)[図12]に描いた予兆的膨らみの発生と発生後の太平洋プレートの西方向への急加速と急停止とからなる異常加速運動
2009年12月8日頃から太平洋に面する東海岸側(大陸プレートの東端)と日本海に面する西海岸側に地殻の膨らみが観察された。大陸プレートの東方向への「押し」に対し、太平洋プレートの西方向への「押し」が強まったプレートの相対運動による膨らみは、「予兆的な膨らみ」として、赤の破線で表示されている。その膨らみは、東海岸側で1mm程、西海岸側で3mm程あった。又、この膨らみは、本州の東海岸側(四国の太平洋側も含む)と日本海岸側でも観察されている箇所がある。又、その「膨らみ」を観測した後、太平洋プレートの赤色の破線矢印で示されている西方向への異常運動が観測された。2010年7月8日頃から、その西方向への運動が加速され始め、2010年12月22日頃に通常の約3倍の西方向への移動速度に達した。その直後から、急減速し、2011年1月27日頃までに急停止した。そして、太平洋プレートの西方向への運動は、3月11日の巨大地震と津波発生まで停止し続けていた。
(3)[図13]に描いたプレート境界の固着領域の壊れ、誘起されたメガスラストが巨大地震と津波を発生させた。
大陸プレートの東端に位置する東日本の地殻の膨らみを支えていた固着域は、太平洋プレートの西方向の運動に耐え切れなくなり、[実施例]で後述する様に、先ず浅い箇所が破壊され、深い箇所が一挙に壊れ、プレート境界で赤色の破線矢印で示す方向にメガスラストを誘起し、東方向の断層運動をし、巨大地震と津波とを発生させた。壊れた固着域は、丸印の破線で表示されている。
[特許文献1]によると、地震発生の変化に、地殻の応力場の変化が反映されているという自然法則を定量化した具体例は、北緯32度〜36度、東経131.5度〜136.5度で囲まれた中国・四国・近畿地方に発生したマグニチュードが、3.5以上の地震の発生時刻の時間間隔d(INT,m)を、時刻mまで2s個、累積したCI(m,2s)であった。CI(m,2s)は、2s個の地震発生に、費やした時間なので、単位時間当たりの地震の数が減少すると、CI(m,2s)は増加し、領域の地殻に応力が蓄積されている状況を示す。逆に、大地震が発生し余震の多発等で地震発生数が増加すれば、蓄積された応力が大地震の発生により開放されている状況を示す。従って、CI(m,2s)は、大地震に至るまでの応力の蓄積と大地震発生後の応力開放のサイクルの推移を表す。このサイクルの形状が、[特許文献1]の発明では、マグニチュードの程度の予知に利用された。しかし、CI(m,2s)は、地殻に蓄積され開放される歪エネルギーの密度に比例する量である事も、本願の発明者が、発見したので、その自然法則を次に述べる。
ステップ1:
任意選択した時刻jの値<CI(j,2s),1> (平均個数は1個なので、CI(j,2s)と同一値)と最も近接した値を、Δ<CI(k-j,2s),1>〜0の条件で探す。
ステップ2:
その値が、時刻kの値<CI(k,2s),1> = CI(k,2s)であったとする。
ステップ3:
所定のしきい値THを、例えば、TH=10とかTH=15とかに設定する。設定に関して、時系列[CI(m,2s)]の標準偏差等の統計量を考慮した値でも良い。
ステップ4:
時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変え、Δ<CI(kx-j,2s),1>がTHより大きくなる場合の数を数える。その総数をN1とし、N1をN1/N1で規格化する。従って、r=1の場合、規格化した総数は1となる。
なお、時系列<CI(j,2s),1>は、変動しているので、変動が激しくなると、N1の値は、増加し、時系列がランダムであれば、N1は最大となる。
ステップ5:
時刻j+nとk+nに変位検出ウエーブレットを、それぞれ追加配置し、r=2とした時刻jとkの差Δ<CI(k-j,2s),2>を、所定のしきい値THと比較する。Δ<CI(k-j,2s),2>がTHより大であれば、時刻j+nと時刻k+nの変位成分が大きく寄与している事になる。この様にTHより大きくなる総数N2を、時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変え、ペアーの差の絶対値Δ<CI(kx-j,2s),2>がTHより大となる回数を数え、総回数をN2と、その規格値をN2/N1とする。その値が、例えば、N2/N1〜0.5であったとする。N2は、2個の移動平均後の<CI(j,2s),2>から得るΔ<CI(k-j,2s),2>がTHより大となる総数なので、その平均操作により、N1より少ない数値を取る。N2/N1〜0.5の場合、時系列[CI(m,2s)]の変動を、50%支配している事になり、力学変数の数は、2となる。
ステップ6:
時刻j+2nとk+2nに変位検出ウエーブレットを、それぞれ追加配置したr=3の場合でも([図28]のr=4をr=3とした)Δ<CI(k-j,2s),3>が、THよりも大となると、時刻j+2nとk+2nの変位成分が、依然、寄与している事になる。上記ステップ5と同様のプロセスで、 時刻kを時刻j以外の全ての時刻kxに変えると、Δ<CI(k-j,2s),3>がTHより大となる条件に適合する総数N3は減少する。規格値がN3/N1〜0.2だったとすると、3番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]の変動への寄与は、20%程度で、力学変数の数は3となる。
ステップ7:
時刻j+3nとk+3nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ6と同様なプロセスをr=4で実施する事になる。[図28]のΔ<CI(k-j,2s),4>が、THより大となる条件を満足する総数を数える。総数N4は激減する。その規格化値が、N4/N1〜0.05だったとする。4番目の力学変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、微小だが、依然存在し、力学変数の総数は4となる。
ステップ8:
時刻j+4nとk+4nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ6、7と同様なプロセスをr=5で実施する。Δ<CI(k-j,2s),5>が、THより大となる条件を満足する総数がN5で、規格値は、r=4の場合と変わらず、N5/N1 〜0.05だったとする。5番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、r=4の場合と同程度で存在し、力学変数の総数は5となる。
ステップ9:
時刻j+5nとk+5nに変位検出ウエーブレットを追加配置する。上記ステップ8と同様なプロセスをr=6で実施する。Δ<CI(k-j,2s),6>が、THより大となる条件を満足する総数をN6とする。その規格化値が、N6/N1〜0.05となり、r=4、r=5 の場合と同程度だったとする。6番目の独立変数の時系列[CI(m,2s)]への変動への寄与は、r=4、r=5 の場合と同程度で、力学変数の総数は6となる。
ステップ10:
時刻j+6nとk+6nに変位検出ウエーブレットを追加配置し、上記ステップ9と同様なプロセスをr=7で実施し、ステップ9と同様な規格値N7/N1〜0.05を得たとする。ステップ7でr=4の時と、規格値は変化してなく、この様な規格値を作り出す時系列[CI(m,2s)]の変動は、ランダム変動が力学変数に重複している状況を示す。最終的に力学変数の数は、3と断定できる。また、ランダム変動の寄与が無ければ、r=4以降の、規格値はN4/N1、N5/N1、N6/N1は、全てゼロとなり時系列[CI(m,2s)]に変動を与えている力学変数の数は3となる。時系列[CI(m,2s)]には、2sを適当な大きさ以上に取ればランダム変動の寄与は無い。
m = 555 (1994/04/06)の時、CI(m,70)max=70 x 283.0961時間、
m = 551 (1994/01/31)の時、CD(m,70)max=70 x 43.1942km
となる。なお、70倍した283.0961時間と43.1942kmは、d(INT,j)とd(DEP,j)の70個の移動平均値の最大値である。[図32]の左側の縦軸目盛は、[数60]をNCI(m,70)、[数62]をNCD(m,70)とラベル付けしたグラフの目盛である。又、右側の縦軸の6以上の目盛は、時 系列[d(MAG,m)]をMAGとラベル付けした矢印の高さのグラフの目盛である。従って、MAGのグラフは、マグニチュードである矢印の高さが6以上の大地震になると表示される。更に、その上にある 右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにしたLONの目盛で、経度が131.5度〜136.5度に相当する。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。又、[図29]-[図31]に使用されたマグニチュードが6以上の大地震の発生年代ラベルは、そのまま[図32]の時系列[d(MAG,m)]に表記されている。又、2つの群発地震S1984とS2001は、時系列[d(LON,m)]の点グラフに矢印と共にラベルが付けられている。
(2)マグニチュードの予知
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、CQKとCQT予兆の推移を如何に確定し予知に利用するか
(4)巨大地震の予知
(5)大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の臨界状態を如何にモニターし大地震と巨大地震の予知に利用するか
[背景技術]の[0109]-[0112]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]の震源時(大地震発生時刻)の予知は、次に述べる自然法則に基づいた。地殻の応力変化を反映する地震発生の変化を、[数1]の時系列[c]から、[図6]の差分間隔を、n=k=sと等しくした2次差分検出ウエーブレットを用いて、2次の変化率である加速度A(c,t)として抽出した。すると、加速度A(c,t)は、各震源要素間に共通な略2sの短い固有な周期(時間的な尺度)を持って変動するが、大地震発生直前には、通常の地震発生の変化とは異なるA(INT,t)とA(DEP,t)とA(MAG,t)との振幅及び位相関係が2種類成立した。この2つの特殊な関係が、[図3]に表示した大地震発生のCQK及びCQT予兆であった。この図で、大地震が発生する時刻は、それら予兆を検出したA(INT,ta1)の振幅のピークが、時刻ta1から半周期後に、反転し、逆のピークに到達した時刻ta2である。抽出した加速度A(INT,t)の周期は、略2sであるが、振動毎に、変動する。従って、[特許文献1]は、予兆検出時刻ta1までの前半の半周期を、ta1-ta0とし、この前半の半周期が、後半の半周期と等しいと仮定して、大地震の発生時刻ta2を予知するものであった。しかし、この後半の半周期が、前半と異なる場合、大地震発生の時刻(震源時)の予知には改善が求められる。この予知の方法、装置、及びプログラムに改善が求められる状況下、本願の発明者は、地震発生の変化を記述するニュートンの運動の第二法則を次の理論により確立した。
(1)先ず、時刻tx2(tx2>ta2)のD(c,tx2)を、最新の変位とする。
(2)すると、時刻tx1(=tx2-s)のA(c,tx1)が最新の加速度となる。
(3)この時、[数43]の運動の第二法則により最新の加速度A(c,tx1)が作用している変位は、時刻tx1の変位D(c,tx1)であるが、加速度A(c,tx1)の算出には、変位D(c,tx2)も含まれる。
(4)尚、[数1]の時系列[c]の最後(最新)の変位d(c,m)を与える最新の時刻mは、m=tx2+wとなる。
(5)予兆(CQT)を抽出直後、大地震が発生する時刻は、震源要素cをINTとした加速度A(INT,t)が谷(正の方向のピーク)となる時刻ta2となる。
この大地震が発生する[図8]の時刻ta2は、[図3]のCQT予兆の大地震が発生する時刻ta2に対応する。[図3]のCQK予兆の場合は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)の位相関係を、それぞれ反転した関係となる。
[背景技術]の[0113]-[0126]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]の大地震のマグニチュードの予知は、マグニチュードの程度を 予知するもので、次に述べる自然法則に基づいた。地震の発生時刻の時間間隔INTの時系列d(INT,m)の2s個の累積値を、時刻mのCI(m,2s)とすると、CI(m,2s)は、地殻に蓄積された歪エネルギー密度に比例する量となり、その形状の総面積が、大地震により解放される総歪エネルギーとなる。従って、過去に発生した大地震のマグニチュードの程度(例えば、M6クラスとかM7クラス)とこれら形状の大きさとの比例関係から、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの程度の予知をするものであった。この予知の方法、装置およびプログラムを、[数55]か[数56]を用いたより定量的な予知の方法、装置、及びプログラムに改善するには、大地震の予兆の推移をニュートンの運動の第二法則を用いて記述した大地震発生の自然法則を、確立し、大地震の予知に利用する事が望まれる。この状況下、本願の発明者は、先ず、微分操作が持つ物理的性質を正しく反映する[図7]の差分操作を確立した。その差分操作は、時刻τの変位D(c,τ)を[数45]、速度V(c,τ)を[数46]、加速度A(c,τ)を、[数47]もしくは、[数48]で与える。この時、[図7]の各検出ウエーブレットのΔt(=2w+1)、及び、差分を取る間隔n、k、sは、任意な大きさに設定できるので、様々な変動周波数を持つ粒子の運動(地震発生の変化)から、変位検出ウエーブレットの幅と差分を取る間隔で選択的に抽出した周波数領域にある運動を、変位(位置)D(c,τ)に作用する加速度(力)A(c,τ)として検出する。その周波数領域の選択機能は、変位、速度、 加速度を検出する物理的ウエーブレットの周波数特性式、[数48]-[数51]で与えられる。従って、本願の発明者は、大地震発生直前のCQK及びCQT予兆の推移に関する自然法則を、所定の周期で変動している震源要素c(c=DEP,INT,MAG)の変位D(c,τ)に作用する力A(c,τ)として、[数44]で与えられるニュートンの運動の第二法則で記述するに至った。更に、[図9]と[図10]とに図示する大地震の発生の物理モデルを確立させた。そのモデルを使用すると、CQK及びCQT予兆を検出後、[図10]を用い、今にも発生しそうな大地震の断層(長さLと幅Wの形状)に作用するせん断応力は、変化量ΔD(DEP,t)を起こした力ΔF(DEP,t)から誘発され、ΔD(DEP,t)が、その大地震の断層幅W kmと略等しくなる自然法則を、発見した。この法則を利用し、今にも発生しそうな大地震の断層の幅Wを予測し、[数54]に基づいたM6.8とかM7.1等のより定量的なマグニチュードの予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
[背景技術]の[0127]で説明した課題内容をまとめる。この課題の場合、CQKとCQT予兆の大地震が発生する時刻は、[図8]のA(c,t)とD(c,t)で震源要素cをDEPとした関係図を用いると、時刻ta3となる。この発生時刻のta2からta3への遅延は、[図10]の物理モデルによると、時刻ta1からta2のΔD(DEP,t)で生じたΔF(DEP,t)は、時刻ta2で、今にも発生しそうな大地震の断層に作用するせん断応力を誘発するが、変化量ΔD(DEP,t)で生じるとされたΔF(DEP,t)よりも少ない量となり、変化量ΔD(DEP,t)に相当する断層幅を持った断層の静止摩擦応力より小さくなる。従って、そのCQK大地震は、時刻ta2で発生せず、時刻ta2からta3までの変化量ΔD(DEP,t)によるΔF(DEP,t)が更に加わり、断層に作用するせん断応力は、断層面の静止摩擦応力より大きくなり、そのCQK大地震が時刻ta3で発生すると推論される。ただし、この場合でも、時刻ta1からta2までの変化量ΔD(DEP,t)が、断層幅Wに略等しくなる。従って、[特許文献1]で利用した加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合、[図10]の大地震の物理モデルを利用すると、その発生時刻はA(INT,ta2)のta2ではなく、A(DEP,ta3)の時刻ta3となる、大地震の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。尚、A(DEP,ta3)の時刻ta3を予知する時、第1の課題と同様に、差分間隔を取った時間だけ先に進んだ変位D(DEP,t)が、負か正の方向の振幅値のピークに到達した観測時刻を大地震発生の予知時刻としてもよい。
[背景技術]の[0128]-[0148]で説明した課題内容をまとめる。この課題は、新たに解決すべきものである。[特許文献1]の大地震の予知方法に関して、任意選択する 領域の広さは、約4〜5度の緯度幅と経度幅からなるメッシュであったが、2011年3月11日に発生した東日本巨大地震の断層長Lは、約500kmで、メッシュを構成する緯度差に換算すると約4.5度となる。巨大地震の発生場所(領域)は、過去に繰り返し発生したほぼ直線的な広範囲のプレート境界領域に限られる。従って、広範囲にわたるプレート境界で発生する巨大地震の予知には、「プレート境界の地殻表面の変化に出現する異常が、巨大地震の予兆となり、その予兆の広がりを、今にも発生しそうな巨大地震の断層長(L)とする」自然現象を利用した巨大地震の予知が求められる。地殻 表面の変化に出現する異常を、巨大地震の予兆として検出するために、その領域に設置した多数のGPSステーションの位置を地殻表面を 構成する質点とみなし、その質点変動(地殻変動)を、それらGPSステーションの所定の位置座標からの変位として定量化する。各GPSステーションの東西(E)、南北(N)、上下方向(h)からなる直交座標系(E,N,h)の各軸の成分をcとすると、時刻jの変位成分cは、D(c,j)となり、各成分の変位時系列は、[数57]で与えられる。変位時系列には、地殻表面の質点運動とは無関係なGPS観測に付随するランダムノイズや、周期変動が多く含まれる。従って、地殻変動に出現する異常を検出する時、第1の課題と同様なランダム変動する箇所に微分を用いた物理法則を適用する事が不可能となる障害が生じる。この様な状況下、本願の発明者は、[図7]に例示した任意な周波数選択機能を持つ物理的ウエーブレットを用いて、地殻表面の質点の変位時系列[c]から得た変位、速度、加速度成分を利用し、プレート境界を含む地殻表面の変化に出現する異常とその推移を、(1)巨大地震の予兆の発生、(2)その予兆の確定、(3)巨大地震が何時発生しても不思議でない状態、の3段階に確定できた。それらは、次のものである。
(1)東日本巨大地震発生(2011年3月11日に発生)の約1年4ヶ月前から生じ始めた大陸プレートの東の端の上に位置する東日本の東西方向の断面からみた、東海岸側で約1mm、西海岸側で約3mmの膨らみを、その巨大地震の予兆の発生とする。
(2)巨大地震発生約8カ月前から生じ始めた太平洋プレートの西方向への異常な急加速後、77日程前に、東方向へのスピードが通常の約3倍に達し、その直後の急減速から停止を予兆の確定とする。
(3)巨大地震発生44日程前に太平洋プレートの西方向への移動が停止し、その停止状態の巨大地震発生まで継続を、巨大地震発生直前の、何時、巨大地震が、発生してもおかしくない予兆の最終状態とする。
従って、巨大地震の上記予兆発生と推移とを確定する物理法則と、巨 大地震発生の上記自然法則とを利用し、広範囲なプレート境界領域に、次に述べる第5の課題である[数60]や[数61]を利用したAMR現象の検出を確立し、巨大地震の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
[背景技術]の[0149]-[0163]で説明した課題内容をまとめる。[特許文献1]で利用したせん断応力の蓄積の推移をモニターする手段は、地震の発生時刻の時間間隔INTのd(INT,j)を時刻mまで2s個、累積加算したCI(m,2s)をグラフ表示する事であった。[特許文献1]では、その時系列[CI(m,2s)]のグラフを、マグニチュードの大きさの程度の 予知に利用した。本願の発明者は、[図28]を用いて時系列[CI(m,2s)]の独立変数の数を特定する理論を確立し、時系列[CI(m,2s)]のモニター手段を、物理法則から得た歪エネルギー密度を規格化した[数60]や[数61]を用いたモニター手段に改善し、地殻に蓄積された歪エネルギーが 大地震や巨大地震の発生前に急激に解放され始めるAMR現象の検出技術を確立した。更に、領域の広さと、[数61]や[数62]で使用するローパスフィルターのカットオフ周波数とを変えた複数の観測によるAMR現象の検出技術を利用し、大地震と巨大地震のある程度の震源領域と発生時期の予知の方法、システム、プログラム、及び記録媒体を開発するに至った。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をD(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をD(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたD(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたD(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する方法において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値か、
を今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の 時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する 地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をD(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をD(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたD(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたD(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する装置において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の 時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する 地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をD(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をD(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたD(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたD(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、 [C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化するプログラムにおいて、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った 時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で 差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する 時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の 時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムにおいて
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する 地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。
(1)震源時(大地震発生時刻)の予知、
(2)マグニチュードの予知、
(3)加速度A(DEP,t)とA(INT,t)の波形の反転が、[図3]の様に、略、完全な反転とならない場合のCQKとCQT予兆の確定と予知、
(4)巨大地震の予知
であった。しかし、地震発生の変化と地殻表面(GPS)の変化とを連続観測すると、それぞれの観測値の変化は、連続だが、その時間微分が不可能となる。従って、微分を用いる変化率の導出に運動の物理法則を適用できないので、予知に利用可能な大地震発生と巨大地震発生に関する自然法則を確立できなかった。次に述べる各手段は、これらの課題を手段毎に解決する効果がある。
上記発明の震源要素信号化手段は、対象とする領域の地震の発生を、領域で観測される仮想粒子の出現とみなし、j番目に出現した仮想粒子の要素cに関する観測値をD(c,j)として数値化する。
従って、上記、震源要素の時系列化手段は、
仮想粒子が観測空間に描くジグザグな運動(軌跡)の各座標軸成分を、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、各震源要素cの時系列、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
で与える。
仮想粒子が観測空間に描くジグザグな軌跡の各座標軸成分を、直接、得る場合、上記時系列[C]は[数1]で与えられる時系列
[c]=[d(c,1)、d(c,2)、d(c,3)、・・、d(c,m)、・・]
と同一な時系列となる。
上記発明の地殻変動成分信号化手段は、
広範囲なプレート境界に設置されたGPSの各ステーションの位置を地殻の質点の位置とみなし、その 質点の位置座標の変動を、時刻jの東西(E)、南北(N)、上下(h)方向からなる直行座標系(E,N,h)における各座標軸成分パラメータcとする変位D(c,j)とする。
上記発明の地殻変動成分の時系列化手段は、
前記地殻変動成分信号化手段により抽出されたD(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、得るか、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る。
直接、得る場合は、上記時系列[C]は、[数57]で与えられる時系列
[c]=[d(c,1)、d(c,2)、d(c,3)、・・、d(c,m)、・・]
と同一な時系列となる。
所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段は、
例えば、平滑処理に[数44]に示される2w+1個の移動平均を使用して時刻τの変位D(c,τ)を得る場合、その処理の遅れ時間Δは、wとなる。
上記発明のD(c,m)の1次差分出力手段は、
震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から出力された時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)とする。更に、移動平均を用いた平滑化処理してD(c,m)が得られたとすると、その平滑機能は、[数48]で与えられる。この時、ΔD(c,m,n)を得る1次差分機能は、[数49]で与えられるバンドパスフィルター機能を持つ。従って、[数49]と、略、等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF1(c,m)を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)とする事もできる。従って、微分不可能なD(c,m)の時間間隔nの1次の変化率を求める。なお、1次差分値ΔD(c,m,n)は、n=1の場合、D(c,m)が微分可能であれば、その1次微分によって得る事のできる速度に相当するD(c,m)の1次の変化率となる。
上記発明のD(c,m)の2次差分出力手段は、
1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)とする。更に、D(c,m)は、平滑機能が、[数48]で与えられる移動平均を用いて得られたとする。この時、[数50]で与えられるバンドパスフィルター機能と略等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF2(c,m)を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)とすることもできる。従って、微分不可能なΔD(c,m,n)の時間間隔kの1次の変化率を求めることができるので、微分不可能なD(c,m)の2次の変化率をもとめる事ができる。なお、D(c,m)とΔD(c,m,n)とが微分可能であれば、n=k=1の場合、その1次微分によって得る事のできるD(c,m)の加速度に相当する2次の変化率を求める事ができる。
しかし、D(c,m)のこれら1次、2次の変化率は、物理で定義される速度、加速度とはならない。従って、D(c,m)の1次、2次の変化率を、変位D(c,m)の速度、加速度に変換するために、次の時刻シフトの手段を、変位D(c,m)、その1次、2次差分で与えられた変化率に導入する。
先ず、上記発明の2次差分値の時刻シフト手段は、
時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする効果がある。なお、Δは、D(c,m)がd(c,m)から直接得られていない場合、その処理遅れの時間は、遅れ時間検出手段の出力Δとなる。[数48]で与えられるΔtが2w+1個の移動平均の場合は、Δはwとなる。又、直接得られる場合は、遅れは無いので、Δ=0となる。
上記発明の1次差分値の時刻シフト手段は、
時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする効果がある。
上記発明の変位変換手段は、
前記震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として変換出力する効果がある。
上記発明の加速度変換手段は、
上記Δ2D(c,t,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する効果がある。
上記発明の速度変換手段は、
ΔD(c,t,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する効果がある。
従って、これら変換出力された変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)は、平滑処理として移動平均を用いると、[数45]-[数47]で記述される変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)に変換するので、上記各手段における各時刻のシフトと変換操作は、微分不可能であったD(c,m)を、微分可能なD(c,t)に変換し、その1次微分を速度、2次微分を加速度と定義を満足する速度V(c,t)と加速度A(c,t)とにそれぞれ変換する効果がある。
更に、変位D(c,t)の出力に使用された平滑を(Δt=2w+1)個の移動平均とすると、3つの変換操作は、任意パラメータw、n、kで周波数領域を選択する次の3つの機能を有する。
(1)変位D(c,t)への変換操作は、[数48]のローパスフィルター。
(2)速度V(c,t)への変換操作は、[数49]のバンドパスフィルター。
(3)加速度A(c,t)への変換操作は、[数50]のバンドパスフィルター。
従って、任意パラメータw、n、kで選択された周波数領域において、時系列要素が震源要素D(c,j)の場合、地震の発生の変化を、大地震の予知に利用できる周波数領域において、変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)で記述する効果がある。即ち、ノイズに埋もれた大地震発生の自然現象を抽出可能とし、更に、物理法則で記述できる効果がある。
また時系列要素が地殻変動成分D(c,j)場合、震源要素D(c,j)の場合と同様に、地殻状態の変化を、その変化の異常検出に利用できる周波数領域において、変位D(c,t)、速度V(c,t)、加速度A(c,t)で記述する効果がある。即ち、ノイズに埋もれた巨大地震を発生させる地殻変動に関する自然法則を抽出可能とし、物理法則で記述できる効果がある。
上記発明の変位と速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて変位D(c,t)と速度V(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、変位D(c,t)と速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を、位相平面図(D(c,t),V(c,t))にも出力する。
上記発明の速度と加速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて速度V(c,t)と加速度A(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、速度V(c,t)と加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を平面図(V(c,t),A(c,t))にも出力する。
上記発明の変位と加速度の振幅位相比較検出手段は、
要素や成分のパラメータcを変えて変位D(c,t)と加速度A(c,t)との振幅と位相の比較をするのみならず、変位D(c,t)と加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を平面図(D(c,t),A(c,t))にも出力し、[数43]のニュートンの運動の第二法則を出力する効果がある。
従って、これら振幅位相比較比較の手段は、大地震と巨大地震の発生に関する自然法則を、次に、説明するように予知に利用できる効果がある。
上記、発明の大地震発生時刻の予知手段は、
前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)もしくはA(DEP,t)の振幅値が、ピークを取った時刻から、その半周期後に反転したピークに大地震が発生する自然法則に、[数43]のニュートンの運動の第二法則を導入して、その大地震発生の時刻を予知できる効果がある。
又、
前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係が、明確でない場合、上記発明の予測断層幅Wの検出手段で、利用する、[数43]のニュートンの運動の第二法則から、断層面をスリップさせるせん断応力と静止摩擦応力のバランス状態を把握して、大地震発生の時刻を予知できる効果がある。
大地震の震源の予知手段は、
前記、A(DEP,t)とA(INT,t)とA(MAG,t)との振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係を検出から、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を、線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする効果がある。上記各手段における時刻は、イベント数であるが、震源時の間隔時間INTの平均値を用いて実時間への変換ができるので、今にも発生しそうな大地震の発生時刻、震源を予知する効果がある。
上記発明の予測断層幅Wの検出手段は、
[数43]のニュートンの運動の第二法則を利用すると、力の変化量ΔF(DEP,τ)が、D(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)に比例するので、このΔF(DEP,τ)が、断層面をスリップさせるせん断応力の変化量に比例する。従って、D(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)を、今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする効果がある。
具体的にΔD(DEP,τ)を算出するには、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値か
をD(DEP,τ)の変化量ΔD(DEP,τ)とする。
上記発明のマグニチュードの予知手段は、
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWと[数56]とを利用して、今にも発生しそうな大地震のマグニチュードMを算出できる効果がある。
上記発明の変位D(h,t)の膨らみを検出する手段は、
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の 時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とからの位相平面上(D(h,t)、V(h,t))に描かれる軌跡解析からか、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とからか、位相空間(D(h,t)、V(h,t)、A(h,t))の軌跡解析から変位D(h,t)の膨らみを検出する効果がある。
上記発明の大陸プレートの運動変化を検出する手段は、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係からか、もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する効果がある。
上記発明の大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段は、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する効果がある。
上記発明の海洋プレートの異常加速運動検出手段は、
海洋プレート上で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係からか、もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレート方向への 速度成分が、通常の速度の倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する海洋プレートの異常加速運動を検出する効果がある。
上記発明の巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段は、
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する効果がある。
「大地震、巨大地震につながる地殻の蓄積応力の状態を如何にモニターし、大地震と巨大地震の予知に利用するか」
であった。
その大地震と巨大地震の予知方法、装置、プログラムにおいて、
時間間隔累積検出手段は、
観測する領域における地震の任意な発生個数をa(a=1、2、・・)とし、前記地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震発生時刻の時間間隔(INT)の信号d(INT,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ、移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCI(m,a)とするか、m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする。
NCI(m,a)の規格化手段は、
前記CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化する。その規格化の一例は、NCI(m,a)の過去の最大値が、1となるよう規格化もでき、[数60]で与えられる。
大地震や巨大地震発生時期を予知する手段は、
前記NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出した後、その対象領域の何処かに、大地震や巨大地震の発生の時期を予知する効果がある。
さらに、
観測領域の縮小と拡大手段は、
対象とする領域の広さを、順次変えると、「変えた対象領域のNCI(m,a)から、AMR現象が検出さるか?」を、監視できる効果があるので、大地震、巨大地震が何時発生してもおかしくない領域を抽出できる効果がある。
観測の対象領域のDEPの累積加算検出手段は、
地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする。
NCD(m,a)とする規格化手段は、NCD(m,a)の過去の最大値が、例えば、1となるよう累積値CD(m,a)を規格化し、[数61]で与える。
歪エネルギー変換手段は、
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)とを、先ず、領域の地殻に蓄積、地殻から解放される歪エネルギー密度に変換する。変換の原理は、スカラー量で与えられる[数60]と[数61]のCI(m,a)とCD(m,a)の関数に含まれる独立変数の数を、特定することによる。各関数に含まれる独立変数の数が3と特定されるので、領域の地殻に蓄積、地殻から解放される歪エネルギー密度の関数となる。CI(m,a)の歪エネルギー密度への変換は、地震の震源時の間隔時間(INT)の信号d(INT,j)が用いられ、CD(m,a)の歪エネルギー密度への変換には、震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)が用いられている。従って、CI(m,a)とCD(m,a)の歪エネルギー密度への変換は、異なる観測値を用いてなされる。更に、これら歪エネルギー密度の過去の最大値が、例えば、1となる様に規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)の歪エネルギー密度を用いると、領域に歪が蓄積されそして開放される様子を、異なる観測手段(窓)を使用して相互比較できる効果がある。
臨界状態検出手段は、
変換されたNCI(m,a)とNCD(m,a)からなる歪エネルギー密度の推移から、同時に、AMR現象を検出すると、2つの異なる観測窓を使用しているので、対象領域の地殻の歪の蓄積状態が、巨大地震もしくは大地震発生直前の臨界状態に到達したかを、正確に検出する効果がある。
大地震や巨大地震発生時期を予知する手段は、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出すると、大地震、もしくは巨大地震の発生時期を予知できる効果がある。また、NCI(m,a)とNCD(m,a)は、観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域の規格化された歪エネルギー密度なので、NCI(m,a)とNCD(m,a)から臨界状態を検出した領域の広がりを判定し、大地震か巨大地震かを、決定できる効果がある。
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
とする。遅れ時間検出手段は、時系列化手段の処理に遅れが生じる場合、その遅れ時間をΔとする。例えば、平滑処理に、[数44]で、与えられるd(c,j)の2w+1個の移動平均や、[数48]のΔtを2w+1としたフィルターを利用すると、その遅れ時間Δは、Δ=Δt/2=wとなる。d(c,j)信号を、直接に、時系列[C]にする場合は、遅れ時間は無く、Δ=0で、[数1]や[数57]で与えられる。
ΔD(c,m,n)= D(c,m)-D(c,m-n)、
に比例する量を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するか、
[数49]のΔtを2w+1としたバンドパスフィルターと、略等価なフィルターを用いて、[C]を濾過したF1(c,m)を、D(c,m)の1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するかのいずれかである。
Δ2D(c,m,n,k)=ΔD(c,m,n)- ΔD(c,m-k,n)、
に比例する量を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するか、
[数50]のΔtを2w+1としたバンドパスフィルターと略等価なフィルターを用いて[C]を濾過したF2(c,m)を、D(c,m)の2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するかのいずれかである。
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tmin(>tmax)の変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
│ΔD(DEP,t)│とし、このDEPの変化量に、ニュートンの運動の第二法則を適用すると、│ΔD(DEP,t)│を、次に述べる様に、今にも発生しそうな大地震の予測断層幅Wとする事が出来る。
大地震の発生時刻の予知手段は、
(1)加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係([図3]の関係)が成立後、逆位相にあったA(INT,t)もしくはA(DEP,t)の振幅値のピークが次の半周期後に 反転する時点が、大地震の発生時刻となる自然法則か
(2)加速度の振幅位相比較検出手段の出力から得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが略逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取るような特別な位相振幅関係([図3]の関係が不明瞭)が成立後、略逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値のピークが、次の1周期後に、戻る時点が、大地震の発生時刻となる自然法則か
に、ブロック8から出力されるニュートンの運動の第二法則を適用する。上記自然法則(1)に、運動の第二法則を適用すると、震源要素cをINTもしくはDEPしたA(c,t)の振幅値のピークが、次の半周期後に反転する時刻を、差分を取る時間間隔Δa、Δa = (n+k)/2、だけ進んだ時刻の変位D(c,t+Δa)が、A(c,t)と反対方向のピークに到達した時刻を、A(c,t)が反転ピークに到達する時刻とする。上記自然法則(2)に、運動の第二法則を適用すると、震源要素cをDEPとしたA(c,t)の振幅値のピークが、次の1周期後に戻る時刻を、差分を取る 時間間隔Δaだけ進んだ先の時刻の変位D(c,t+Δa)が、A(c,t)と反対方向のピークに到達した時刻を、A(c,t)が1周期後に到達する時刻とする。
大地震の震源を予知する手段は、
上記A(DEP,t)と、A(INT,t)とA(MAG,t)とが特別な位相振幅関係が成立した時刻から、大地震の発生時刻の予知手段から出力された予知時刻まで、前記、 変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする。
(1)中・四国・近畿地方に出現している予兆の進行状況に2月7日以降変化はありません。
(2)他の地域にも予兆が出現していますが、解析が間に合っていません。
なお、(2)の予知結果は、公開していない。
(1)発生時刻が、1994年10月24日のm=583から19イベント後の132日後のm=602(1995年4月25日頃)
(2)マグニチュードが、6.8
(3)震源が、(LAT=34.53度、LON=135.18度、DEP=20.8 km)
となる。なお上記(2)のイベント数時間の実時間への変更は、1994年10月24日頃のマグニチュード3.5以上の地震の発生率が、[図32]のNCI(m,70)から、m=583付近で9.66日毎に1回発生すると仮定できるので、19イベントは、1994年10月24日から183.5日後となる事による。
m YYYY/MM/DD-hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
597 1994/12/15 05:58:39.60 34.475 135.88 8.1 133.1432 3.6
598 1995/01/03 13:09:49.29 34.093 135.194 12.67 463.186 4
599 1995/01/12 06:35:32.14 33.979 135.198 12.6 209.4286 3.5
600 1995/01/16 01:19:00.81 33.662 132.195 59.65 90.7246 3.5
601 1995/01/16 18:28:02.68 34.598 135.039 18.4 17.1505 3.7
602 1995/01/17 05:46:51.86 34.595 135.038 16.06 11.3137 7.2
603 1995/01/17 05:49:14.63 34.617 135.082 13.85 0.0397 4.4
604 1995/01/17 05:49:35.17 34.621 135.076 13.31 0.0057 4.2
605 1995/01/17 05:49:48.81 34.658 135.118 11.5 0.0038 4.5
606 1995/01/17 05:50:23.95 34.653 135.133 12.96 0.0098 5.2
607 1995/01/17 05:51:05.23 34.589 135.002 12.16 0.0115 3.8
上記、予知情報と、テーブルのm=602の兵庫県南部地震の震源情報は、精度良く一致しているが、イベント数の時間から、実時間への変換は、1994年10月24日の時点では悪い。しかし、イベント数の予知時刻に接近すると、実時間への変換精度を上げることができる。兵庫県南部地震の予知検証を、[図35]を用いて行う。そのため、[図35]は、[図34]の対象とした期間を、1991年1月7日(m=440)から、1995年1月17日(m=640)まで拡張した。従って、[図34]に示した予知情報に、兵庫県南部地震の発生が、[図35]に加わる。この拡張した期間に、加わったグラフ表示機能は、次の機能である。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。M7.2の兵庫県南部地震は、m=602(実時間で1995年1月17日)で、発生した。従って、その大地震発生直前のm=601(実時間で1995年1月16日)の値d(MAG,601)=3.7からd(MAG,602)=7.2まで、太い線グラフとなる。その太線には、横矢印で、1995/1/17 M7.2と兵庫県南部地震の発生日とマグニチュードを表示した。又、各震源要素cのc行の変位グラフもd(c,601)−d(c,602)が細線から太線表示となる。ただし、大地震発生直前(m=601)のM3.7地震は前震で、その震源は、本震の大地震と略同じであったので、d(MAG,m)の様にM3.7からM7.2へと大きな数値の変化がないので、グラフの細線は、それらの個所で、太線でなく太い点表示になっている。更に、各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t= m-w-sの関係から、A(c,554)-A(c,555)の細線グラフが太い点となる。
NDEP-25(t) = 47.16km、
NINT-25(t) = 331.33 h (時間)、
NMAG-25(t) = 4.4
である。ただし、NMAG-25(t)は、3からオフセット値を規格化しているので、最大値は1.4が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-25(t)、△印が、NINT-25(t)、□印が、NMAG-25(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。なお、右側の縦軸目盛のラベルMAGは5以上なので、地震のマグニチュードが5以上になると矢印で表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]の相対目盛で、経度目盛りの131.5度〜136.5度に相当する。横軸は、時間tとmで、t=m-12の関係がある。時間mの範囲は、m=400-700で、1990/4/28から1995/2/2の期間に相当する。兵庫県南部地震のCQKD予兆出現個所には、NINT-25(t)が、t=530で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが付けられている。時系列[d(MAG,m)]の兵庫県南部地震の発生個所は、時刻m = 602なので、d(MAG,601)からd(MAG,602)の矢印の横に1995/1/17 M7.2のラベルを付けた。規格化したNDEP-25(t)、NINT-25(t)、NMAG-25(t)のグラフの兵庫県南部地震の発生時刻は、時刻t=590なので、その個所に、下向きの破線矢印を付けてある。なお、NINT-25(t)とNDEP-25(t)は、[数60]と[数61]の時間mを時間tに変換した歪エネルギー密度でもある。
(1)発生時刻が、24イベント後のm=1708で、148日後の2011年7月26日頃
(2)マグニチュードが、5.8
(3)震源が、(LAT=33.8度、LON=135.6度、DEP=6km)
となる。
m YYYY/MM/DD-hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
1705 2011/06/29 23:36:11.12 33.414 131.912 64.5 290.451 3.8
1706 2011/07/01 14:22:09.82 33.391 132.228 46.4 38.7663 4.1
1707 2011/07/04 11:07:11.82 33.931 135.547 46.5 68.7506 4.1
1708 2011/07/05 19:18:43.44 33.99 135.234 7.3 32.1921 5.5
1709 2011/07/05 19:34:55.64 33.996 135.242 7.1 0.2701 4.7
1710 2011/07/05 22:31:39.59 32.665 132.303 38.5 2.9455 3.5
1711 2011/07/24 23:32:12.40 33.92 136.139 42.3 457.0091 4.8
従って、その予知地震は、和歌山県で2011年7月5日に発生した震源の深さが、7.3km、マグニチュードが5.5の地震であった事が判明し、時刻のイベント数予知、震源とマグニチュードの予知は、正確であった。イベント数の時間から、実時間への変換は、2011年2月28日の時点では悪いが、予知時刻に接近すると、精度を上げることができる。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
S1997 51 1997/03/03 34.956 139.155 5.45 3.9
S1998a 457 1998/04/21 34.959 139.161 7.42 3.9
S1998b 610 1998/08/07 36.237 137.661 4.55 4.2
S2000 1184 2000/06/27 34.095 139.47 10.26 3.9
2003 3994 2003/11/12 33.17 137.057 397.8 6.5
2004a 4140 2004/05/30 34.105 141.862 23.3 6.7
2004b 4256 2004/09/05 33.03 136.8 37.6 6.9
2004c 4276 2004/09/05 33.144 137.142 43.5 7.4
2004d 4517 2004/10/23 37.289 138.87 13.1 6.8
2005 4844 2005/01/19 33.953 141.993 30 6.8
2007a 5547 2007/03/25 37.221 136.686 10.7 6.9
2007b 5749 2007/07/16 37.557 138.609 16.8 6.8
2008a 6068 2008/05/08 36.275 141.979 18 6.3
2008b 6073 2008/05/08 36.228 141.608 50.6 7
2009 6427 2009/08/09 33.128 138.404 332.9 6.9
2010a 6649 2010/03/14 37.724 141.818 39.8 6.7
2010b 6708 2010/06/13 37.396 141.796 40.3 6.4
2011 6919 2011/03/11 36.108 141.265 43.2 7.4
である。又、[図45]は、[図44]の震源分布に、2011年3月7日から2012年3月26日までに発生したマグニチュード3.0以上の地震を、追加した。従って、[図45]は、2011年3月11日に発生した東北巨大地震の余震が追加されている。
(1)発生時刻が、7か10イベント後の2011年3月7日か3月10日頃
(2)マグニチュードが、7.1
(3)震源が、(LAT=35.83度、LON=141.62度、DEP=29km)
であった。
m YYYY/MM/DD-hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
6905 2011/02/28 11:32:59.30 36.164 137.479 4.9 7.4924 3.6
6906 2011/03/01 23:12:54.39 37.16 141.466 47.2 35.6653 4.1
6907 2011/03/02 08:25:26.17 33.044 141.552 60 9.2088 4.7
6908 2011/03/03 16:37:26.62 32.925 138.386 318 32.2001 3.5
6909 2011/03/06 16:35:32.38 35.527 141.168 27.9 71.9683 3.5
6910 2011/03/07 05:10:58.39 36.523 140.571 58 12.5906 3.9
6911 2011/03/07 15:13:04.02 35.683 139.277 139.9 10.0349 3.8
6912 2011/03/09 06:31:36.42 33.764 141.168 42 39.309 3.5
6913 2011/03/11 14:54:42.22 36.717 140.576 9.1 56.3849 5.7
6914 2011/03/11 14:57:17.71 36.249 137.582 2.3 0.0432 4.7
6915 2011/03/11 14:58:05.81 37.676 141.911 23 0.0134 6.4
6916 2011/03/11 15:05:06.28 37.521 141.626 17 0.1168 5.9
6917 2011/03/11 15:11:18.95 36.864 140.62 7.9 0.1035 5.6
6918 2011/03/11 15:12:58.41 37.205 141.66 27.1 0.0276 6.7
6919 2011/03/11 15:15:34.46 36.108 141.265 43.2 0.0433 7.4
6920 2011/03/11 15:17:17.48 35.959 141.07 32.6 0.0286 5.7
上記予知の検証を、[図51]に図示する。先ず、発生時刻の予知に関して、2月28日のm=6905から8イベント後の3月11日に東北巨大地震の余震(M5.7)が発生し始めた。そのM5.7余震発生から2イベント後にM6.4地震、5イベント後にM6.7地震、その直後の6イベント後にM7.4地震が巨大地震の大きな余震として発生した。従って、2月28日から、7イベントか10イベント後の2011年3月7日頃か3月10日頃にM7.1の大地震が発生すると予知した予知精度は、大地震が3月11日に発生した東北巨大地震の余震であったにも関わらず正確である。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。従って、m=6914の値d(MAG,6914)=4.7からd(MAG,6915)=6.4まで、更に、m=6917の値d(MAG,6917)=5.6からd(MAG,6918)=6.7、d(MAG,6919)=7.4まで太い線グラフとなる。太線には、横矢印で、2011/3/11 M6.4と2011/3/11 M7.4とそれら大地震(余震)の発生日とマグニチュードが表示してある。なお、マグニチュードの表示範囲は、その値が3.5から6.5までである。又、各震源要素cの各行の変位グラフも細線から太線表示となる。各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t= m-w-sの関係から、d(c,m)の太線グラフから27イベント遅れた個所で太線表示となっている。従って、LAT、LON、DEP行の破線矢印は、d(c,m)の太線の位置付近を、指しているので震源の予知は、略正確である。なお、その予知した震源は、破線矢印の先の個所の読み取り値で、緯度が(LAT=35.83)、経度が(LON=141.62)、震源の深さが(DEP=29 km)であり、M7.4地震の震源は、(LAT=36.108度、LON=141.265度、DEP=43.2km)である。発生日の予知に関して、INT行の下向き破線矢印の起点がA(INT,t)の太線の始まりで、その予知も正確であった事を図示している。
NDEP-15(t) = 222.86km、
NINT-15(t) = 2.79 h (時間)、
NMAG-15(t) = 5.55
である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-15(t)、△印が、NINT-15(t)、□印が、NMAG-15(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。なお、右側の縦軸目盛のラベルMAGは6以上なので、地震のマグニチュードが6以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、その経度範囲は、136.5度〜142度に相当する。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-15(t)、△印が、NINT-15(t)、□印が、NMAG-15(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-7の関係がある。時間mの範囲は、m=6600-7000で、2010/01/04から2011/03/11の期間に相当する。大余震M7.4のCQTDの個所には、NDEP-15(t)が、t=6870で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが、付けられている。そのCQKD予兆のM7.4大地震の発生個所は、時刻m = 6919なので、下向き破線矢印で示した時刻t=6912の個所である。又、その大地震は、2011のラベルを付けた太線矢印のd(MAG,m=6919)である。時刻t=6625と6670付近に示した下向き二重線矢印で示した2つのCQTDは、それぞれ2010aと2010bとラベル付けされたM6.8とM6.4の大地震の予兆であった事を検証している。又、これら予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-15(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。
1997年1月1日から2000年6月30日を[図53]。
2000年6月30日から2000年8月16日までを[図54]。
2000年8月16日から2004年10月13日までを[図55]。
2003年11月17日から2008年3月15日までを[図56]。
2006年8月14日から2011年3月14日までを [図57]。
これらの図は、前記、中国・四国・近畿地方の歪エネルギー密度の推移から大地震発生直前の地殻の臨界状態の抽出を示した[図32]と同様な図である。
m = 3940 (2003/09/06)の時、CI(m,40)max = 40 x 49.0541時間、
m = 6460 (2009/08/20)の時、CD(m,40)max = 40 x 126.815 km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,40)、NCD(m,40)とを、[図53]-[図57]にグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、NCI(m,40)とNCD(m,40)グラフの目盛である。又、右側のMAG(マグニチュード)とラベル付けした縦軸目盛は、時系列[d(MAG,m)]の6以上の目盛である。従って、[d(MAG,m)]のグラフは、その6以上の値が矢印の高さに変換され、オフセット表示される。右側の縦軸目盛にLON(経度)とラベル付けした目盛りは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]目盛で、その点グラフの範囲は、経度範囲の136.5度〜142度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代が、[図55]-[図57]の時系列[d(MAG,m)]にラベル表記されている。しかし、群発地震は、マグニチュードが6以下の地震からなる事が多い。従って、それら群発地震を、発生年代毎に、群発地震(Swarm)のSを年代に付け、[図53]-[図54]の時系列[d(LON,m)]の点グラフで変動の無い個所に矢印で示した。なお、2000年6月27日から始まり2カ月余りに及んだ神津島沖のマグニチュードが6を超える大きな群発地震にも、[図53]-[図54]にS2000とラベル付けしている。群発地震発生中の歪エネルギー密度の変化は、発生前の変化と比較すると少ないので、[図54]のNCI(m,40)は、10倍に拡大、NCD(m,40)は、5倍に拡大してある。この様に、拡大した歪エネルギー密度から、群発地震発生期間中でも大地震が発生する直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を抽出している実施例が、[図54]である。同様に、大地震や巨大地震の余震 発生中の地殻の歪エネルギー密度の変化を拡大すると、大きな余震が発生する直前のAMR現象を抽出できるので、大きな余震発生時刻の予知に利用できる。この様に、[図53]-[図57]にグラフ表示したNCD(m,40)とNCI(m,40)は、選択した関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)に今にも発生しそうな群発地震、大地震、巨大地震発生直前の地殻の臨界状態を、地殻に蓄積、解放される歪エネルギーの推移から抽出した実施例である。各グラフの最上段に記した選択地震、領域、期間は、[図32]と同様に、選択した地震のマグニチュードMと領域(緯度、経度)の範囲、横軸のイベント時間mの範囲を実時間に変換した期間である。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
S1998 119 1998/08/07 36.237 137.661 4.55 4.2
2004 452 2004/10/23 37.289 138.87 13.1 6.8
2007a 895 2007/03/25 37.221 136.686 10.7 6.9
2007b 1085 2007/07/16 37.557 138.609 16.8 6.8
2011 1396 2011/03/12 36.986 138.598 8.4 6.7
である。
(1)発生時刻が、14イベント後の77日後の5月16日頃
(2)マグニチュードが、6.7
(3)震源が(LAT=36.14度、LON=138.33度、DEP=27km)
であった。
m YYYY/MM/DD-hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
1380 2011/02/28 11:32:59.30 36.164 137.479 4.9 7.4924 3.6
1381 2011/03/01 16:50:19.93 36.157 137.445 4.6 29.2891 3.4
1382 2011/03/11 14:57:17.71 36.249 137.582 2.3 238.116 4.7
1383 2011/03/11 15:06:34.00 36.258 137.582 2.3 0.1545 3.3
1384 2011/03/11 16:33:40.95 37.948 138.096 14.9 1.4519 4.3
1385 2011/03/11 16:34:34.85 38.013 139.427 16.1 0.015 4.1
1386 2011/03/11 17:58:07.70 36.813 139.469 3.1 1.3925 4.8
1387 2011/03/11 19:09:39.05 36.122 136.512 8.6 1.192 4
1388 2011/03/11 19:17:29.63 36.124 136.502 8.9 0.1307 3.4
1389 2011/03/11 19:38:06.20 36.259 137.564 2 0.3435 3.6
1390 2011/03/11 19:40:53.78 36.817 139.461 4.7 0.0465 3.4
1391 2011/03/11 20:10:54.85 36.864 139.327 5.6 0.5003 3.6
1392 2011/03/11 22:09:28.59 36.249 137.56 2.6 1.976 3.4
1393 2011/03/12 00:11:42.85 36.248 137.556 2.3 2.0373 3.8
1394 2011/03/12 00:24:40.01 36.804 139.312 6.4 0.2159 4.5
1395 2011/03/12 00:47:47.56 36.766 139.475 4.9 0.3854 3.3
1396 2011/03/12 03:59:15.62 36.986 138.598 8.4 3.1911 6.7
1397 2011/03/12 04:01:14.19 36.917 138.598 10.5 0.0329 3.6
上記予知の検証を、[図61]に図示する。先ず、発生時刻の予知に関して、2月28日のm=1380から2イベント後の3月11日から東北巨大地震の余震が発生し始めた。その 余震発生から14イベント後に、2月28日から16イベント後に、M6.7の長野県北部の地震が発生した。従って、2月28日から、14イベント後M6.7の大地震が発生すると予知した予知精度は、イベント数では、2イベント早く予知しただけで、その予知精度は良い。しかし、イベントの 時刻から実時間への変換に東北巨大地震の余震の影響が考慮されていないので、実時間の予知精度は悪い。この悪い精度は、3月11日に発生していた東北巨大地震の余震をモニターしていれば、M6.7 地震の発生日の予知を、3月12日とする事が可能であった。最下段のMAGのd(MAG,m)の細線グラフは、MAGの値が6以上になると、その直前の値から太線に変換されて連結される。従って、m=1395の値d(MAG,1395)=3.3からd(MAG,1396)=6.7まで太い線グラフとなるが、表示範囲は、その値が3.5から6.5までである。太線には、横矢印で、2011/3/12 M6.7と大地震(余震)の発生日とマグニチュードが表示してある。従って、マグニチュードの予知は、正確であった。又、他の震源要素cの各行の変位d(c,m)グラフも細線から太線表示となる。各震源要素cのc行の加速度A(c,t)も、t= m-w-sの関係から、d(c,m)の太線グラフから40イベント遅れた個所で太線表示となっている。従って、LAT、LON、DEP行の破線矢印の先は、d(c,m)の太線の位置付近を、指しているので震源の予知も、略正確である。なお、その予知した震源は、緯度が(LAT=36.14)、経度が(LON=138.33)、震源の深さが(DEP=27 km)であり、長野県北部に発生したM6.7地震の震源は、(LAT= 36.986度、LON= 138.598度、DEP= 8.4km)である。発生日の予知に関して、INT行の下向き破線矢印がA(INT,t)の太線の始まりで、その予知も、2イベント早かったが、略正確であった事を図が検証している。
NDEP-21(t) = 243.75km、
NINT-21(t) = 137.47 h (時間)、
NMAG-21(t) = 4.53
である。ただし、NMAG-21(t)は、3からオフセット値を規格化しているので、最大値は1.53が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。又、右側の縦軸目盛のラベルMAGは5以上なので、地震のマグニチュードが5以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、経度範囲の136度〜140度に相当する。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-21(t)、△印が、NINT-21(t)、□印が、NMAG-21(t)、点が、d(LON,m)、矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-10の関係がある。時間mの範囲は、m=1200-1500で、2008/03/17から2011/04/29の期間に相当する。大余震M6.7のCQTD予兆の個所には、NDEP-21(t)が、t=1325付近で下方向のピークを取る個所に上向きの二重線矢印とCQKDのラベルが、付けられている。そのCQKD予兆のM6.7大地震の発生個所は、時刻m = 1396なので、下向き破線矢印で示した時刻t=1386の個所である。又、その大地震は、2011のラベルを付けた太線矢印のd(MAG,m=1396)である。予兆時に検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-21(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。
m = 319 (2001/12/08)の時、CI(m,60)max = 60 x 221.016時間
m = 1269 (2009/03/30)の時、CD(m,60)max = 60 x 90.379km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図65]にグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、NCI(m,60)とNCD(m,60)グラフの目盛である。又、右側の縦軸のMAGとラベル付けした5以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]を矢印の高さに変換したグラフ目盛である。従って、矢印の高さがマグニチュードのオフセット値となり、MAGが5以上の大地震になると表示される。更に、その上にある右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛りの範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした経度範囲の136度〜140度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動が無くなる群発地震と、マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代が、[図65]の時系列[d(LON,m)]か[d(MAG,m)]にラベル表記されている。[図65]の時系列[d(LON,m)]の点グラフの変化の無い個所に矢印で示したSと発生年代ラベルは、その時発生した群発地震を表す。[図65]にグラフ表示したNCD(m,60)とNCI(m,60)は、選択した新潟・中越地方(32度−36度、136度−140度)に、今にも発生しそうな群発地震、大地震発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を地殻に蓄積、解放される歪エネルギー密度の推移から抽出した実施例である。ただし、大地震2007bは、2007aと連動しているので、2007bのAMR現象の抽出は、できていない。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
1998 224 1998/09/03 39.803 140.905 7.86 6.2
2001a 584 2001/08/14 40.993 142.44 37.69 6.4
2001b 613 2001/12/02 39.396 141.267 121.5 6.4
2003a 791 2003/05/26 38.818 141.654 72 7.1
2003b 926 2003/07/26 38.402 141.174 11.9 6.4
2005a 1281 2005/08/16 38.151 142.28 41.6 7.2
2005b 1347 2005/12/02 38.073 142.353 40.3 6.6
2008 1669 2008/06/14 39.03 140.881 7.8 7.2
2010 2110 2010/07/05 39.657 142.653 34.5 6.4
2011a 2197 2011/03/10 38.271 142.879 28.9 6.4
2011b 2201 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
2011c 2714 2011/04/07 38.204 141.92 65.9 7.5
である。
(1)発生時刻が、3から6イベント後の2011年3月9日から3月21日頃
(2)マグニチュードが、6.7
(3)震源が(LAT=38.24度、LON=142.82度、DEP=19km)
であった。
m YYYY/MM/DD-hh:mm:ss.ss LAT(度) LON(度) DEP(Km) INT(h) MAG
2191 2011/02/24 11:11:32.47 40.897 139.121 28.6 102.6253 4.1
2192 2011/03/02 03:11:42.06 40.161 139.347 20.1 136.0027 3.6
2193 2011/03/05 09:25:56.57 38.537 142.105 42.3 78.2374 3.8
2194 2011/03/09 12:05:48.22 38.283 142.927 21.3 98.6643 5
2195 2011/03/09 13:45:50.59 38.438 142.941 22.1 1.6673 5.7
2196 2011/03/10 03:16:14.18 38.271 142.879 28.9 13.5066 6.4
2197 2011/03/10 06:00:54.64 38.259 142.913 28 2.7446 5
2198 2011/03/10 07:42:45.32 38.174 142.957 21.2 1.6974 4.2
2199 2011/03/11 13:12:30.23 38.263 142.952 18.2 29.4958 4.2
2200 2011/03/11 14:46:18.12 38.103 142.861 23.7 1.5633 9
2201 2011/03/11 14:57:25.81 39.197 142.382 23.8 0.1855 5.7
2202 2011/03/11 15:06:10.75 39.042 142.398 26.6 0.1458 6.7
2203 2011/03/11 15:08:53.50 39.839 142.781 31.7 0.0452 7.4
2204 2011/03/11 15:12:54.40 39.442 142.095 33.4 0.0669 4.8
2205 2011/03/11 15:23:05.40 39.003 142.447 29.8 0.1697 6.1
上記表から発生時刻の予知に関して、2月24日のm=2191から3イベント後の3月9日に東北巨大地震の前震のM5が発生した。更に5イベント後の3月10日にM6.4地震、そして、9イベント後の3月11日に、M9東北巨大地震が発生した。従って、震源を(LAT=38.24度、LON=142.82度、DEP=19km)としたM6.7の大地震が、2月24日から、3イベントから6イベント後に、発生するとした予知は、正確であったと言える。
NDEP-21(t) = 73.95km、
NINT-21(t) = 138.67 h (時間)、
NMAG-21(t) = 5.74
である。ただし、NMAG-21(t)は、3.3からオフセット値を規格化しているので、最大値は2.44が1となる規格化である。左側の縦軸は、規格化した変位の目盛りで、右側の縦軸は、時系列[d(LON,m)]と[d(MAG,m)]グラフの目盛である。又、右側の縦軸目盛のラベルMAGは6以上なので、地震のマグニチュードが6以上になると矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛の上のラベルLONは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした相対目盛で、その経度範囲は、138度〜143度となる。これら表示グラフに用いたシンボルとグラフの名前は、左上の枠内に、上から、○印が、NDEP-21(t)、△印が、NINT-21(t)、□印が、NMAG-21(t)、点が、d(LON,m)、縦矢印が、d(MAG,m)、として表示してある。これらグラフの横軸は、時間tとmで、t=m-10の関係がある。時間mの範囲は、m=1900-2300で、2008/12/18から2011/03/14の期間に相当する。2つのCQTD予兆が、上下方向の二重線矢印で 表示されている。一番目のCQTD予兆は、2010とラベル表示されたM6.4地震の予兆で、2番目のCQTD予兆が、2011とd(MAG,2200)の矢印にラベル表示された東北巨大地震M9もしくはその前震のM6.4地震の予兆である。又、これら予兆時に 検出された今にも発生しそうだった大地震の予測断層幅Wは、その幅Wに相当するNDEP-21(t)の個所に破線の両矢印とWとでラベル表示してある。CQKD予兆の東北巨大地震M9の発生個所は、時刻m = 2200なので、下向き破線矢印で示した時刻t=2190の個所である。2011の東北巨大地震M9発生直後のNDEP-21(t)は、発生直前の加算平均した地震の影響が無くなると、浅い処から深い所へと移動している。この観測は、太平洋プレートと東北地方の東海岸の下の大陸プレートとの固着域が、浅い箇所から深い箇所に向けて破壊した事を示している。又、NDEP-21(t)は、[数61]の時間mを10イベント遅れの時間tに変換した歪エネルギー密度の関数でもある。従って、NDEP-21(t)グラフの変化は、東北巨大地震が発生している現象のグラフで、断層の浅い箇所から深い箇所へと向かって、蓄積されていた歪エネルギーが、一挙に開放された事を表す。巨大地震は、上向きの破線矢印で示した時刻t=2190で発生しているが、その直前の歪エネルギー密度NDEP-21(t)は、地殻の深い所でピークに到達し、深い所から、浅い方向へと、一挙に開放され始めているAMR現象を、検出している。このNDEP-21(t)が、AMR現象の抽出に使用した観測窓の時間幅は、次に述べる[図71]-[図73]のNCD(m,60)の時間幅60イベントより狭い21イベントである。
m = 582 (2001/08/01)の時、CI(m,60)max = 60 x 107.808時間、
m = 856 (2003/05/28)の時、CD(m,60)max = 60 x 69.75667km
となる。
これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図71]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪 エネルギー密度、NCI(m,60)とNCD(m,60)の相対目盛である。又、右側の縦軸のMAGとラベル付けした6以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]のMAGが6以上になると、その値を矢印の高さに変換表示したグラフ目盛である。更に、MAGが6以上のd(MAG,m)を、破線矢印で歪エネルギー密度のグラフ(NCD(m,60)とNCI(m,60))付近まで延長し、AMR現象が大地震発生前に、抽出されたかを、明確にした。右側の縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛りの範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした、経度の目盛範囲、138度〜143度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。大地震の余震や群発地震は、震源が略同じなので、それら余震や群発地震の震源の経度は殆んど変化しない。従って、[d(LON,m)]の点グラフの変動は無くなる。ただし、巨大地震の場合は、断層形状が大きく余震発生領域が拡がるので、点グラフは変動する。マグニチュードが6以上の主な大地震には、その発生年代を、[図71]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。発生年代が同一の場合は、アルファベットa、bを付加した。地殻に蓄積された歪エネルギー、[図71]のNCD(m,60)とNCI(m,60)、のピークが、大地震発生の直前(矢印の少し前)から、減少し始めている。M7.1の大地震2003a(発生日=2003/05/26、LAT=38.818度、LON=141.654度、DEP=72km)の震源の深さDEPは深い。従って、NCD(m,60)で表した歪エネルギー密度は、M7.1 地震発生直後から増加し最大ピークに到達する。しかし、そのピークは、震源の浅いM6.4地震2003b(発生日=2003/07/26、LAT=38.402度、LON=141.174度、DEP=11.9km)とその前震の発生前から、歪エネルギー密度は減少し始めている。従って、今にも発生しそうな大地震発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を歪エネルギーの推移から抽出した例である。
m = 570 (2001/06/25)の時、CI(m,40)max = 40 x 114.48時間
m = 855 (2003/05/28)の時、CD(m,40)max = 40 x 70.77km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,40)、NCD(m,40)とを、[図72]と[図73]に、歪エネルギー密度の推移グラフとして表示した。[図72]は、期間が1997年1月2日(m=0)から2006年12月27日(m=1500)までで、[図73]は、2006年12月27日(m=1500)から、2011年5月10日(m=3000)までである。[図72]と[図73]のグラフ表示、大地震のラベル、各目盛の表示方法は、2s=60の場合の[図71]と同一である。唯一の違いは、[図73]に表示した東北巨大地震2011b発生直後から、NCI(m,40)を10倍拡大表示した事である。この拡大したNCI(m,40)の歪エネルギー密度の推移から、[図71]のNCI(m,60)から明確に抽出できなかった大きなM7.5余震(2011cとラベル表示したm=2713で発生した余震、もしくは、大地震)の発生直前の地殻の臨界状態(AMR現象)を、抽出できた例を示した。このM7.5地震の発生日と震源は、(2011/04/07、LAT=38.204度、LON=141.92度、DEP=65.9km)であった。発生後、時系列[d(LON,m)]の変動が少なくなっているので、このM7.5 の大地震は、巨大地震2011bの余震ではなく、余震発生中に発生した、別の大地震である。大地震2011cの発生直後から、NCD(m,40)とNCI(m,40)の振幅変動が反転しているのは、大地震2011cとその余震の震源が深かったからである。
関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)のCQT予兆、
新潟・中越地方(36度−40度、136度−140度) のCQT予兆、
東北地方(38度−42度、138度−143度)のCQK予兆
から、それら予兆に該当する大地震を予知できた。発生日時の予知に関して、これら複数の大地震は、最終的に、2011年3月9日の時点で、3月11日頃発生すると予知でき、連動した大地震もしくは巨大地震として、3月11日に発生したM9の東北巨大地震の発生を推測できた。しかし、そのマグニチュードは、直接予知できなかった。それは、次の理由による。2011年3月11日のM9東日本巨大地震の断層長Lは、約500kmとなり、メッシュを構成する緯度差に換算すると約4.5度となる。一方、上記大地震の予知のため選択した領域の広さは、約4〜5度の緯度、経度幅からなるメッシュであった。従って、選択した領域(メッシュ)内の地震発生の変化から、いまにも発生しそうであった巨大地震の断層幅Wを直接抽出できなかった。
日本列島及び島々に張り巡らされた、国土地理院の約1200のGPSステーションの地殻変動解析に多くの時間を必要とするために、上記2月28日の時点で、その解析は一切実施されていなかった。その地殻変動の異常抽出は、3月11日の東北巨大地震発生後に、[図1]のブロック12−15で実施した。上記大地震と巨大地震を区別するマグニチュードの予知は、「プレート境界の地殻表面の変化に出現する異常が、巨大地震の予兆となり、その予兆の広がりが、今にも発生しそうな巨大地震の断層長(L)となる」自然現象を利用した。このマグニチュードと、発生時期の予知は、[図1]のブロック16とブロック21で実施し、[背景技術]の[0128]-[0148]で、既に、詳細したので、省略する。
中国・四国・近畿地方(32度-36度、131.5度-136.5度)(深発地震は含まない)、
近畿・福井・東南海地方 (31度-37度、134度-138度)、
関東・甲信越・中越地方(32.5度−38度、136.5度−142度)、
新潟・中越地方(36度−40度、136度−140度)、
東北地方(38度−42度、138度−143度)、
東北・北海道地方(37度−46度、138度−150度)、
日本列島を含む広範囲な領域(16度−52度、116度−156度)
とする。これら各領域の歪エネルギー密度から2011年3月11日に発生したM9の東北巨大地震の予知が可能であったとする検証を、実施例として述べる。
(1)中国・四国・近畿地方の[図33]の歪エネルギー密度の推移からは、2011年7月5日に発生した和歌山県で発生したM5.5地震の小規模なAMRの現象の検出(AMR-22g)は存在するが、2011年3月11日に発生しそうな大地震に関連した大規模なAMRの現象の検出は無い。ただし、この地方の歪エネルギー密度には、近畿地方に存在する深発地震は含まれていない。
(2)近畿・福井・東南海地方の深発地震も含めた歪エネルギー密度NCD(m,60)とNCI(m,60)には、2011年1月12日頃、共にピークに到達し、その直後、急減少を始め、18イベント後に3月11日を迎えた大規模なAMR現象の検出がある。
(3)関東・甲信越・中越地方の[図57]の2011とd(MAG,m)にラベル表示したM7.4の発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
(4)新潟・中越地方の[図65]の2011とd(MAG,m)にラベル表示したM6.7の発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
(5)東北地方の[図71]と[図74]の2011aと2011bとd(MAG,m)にラベル表示したM9巨大地震発生直前の大規模なAMR現象の検出がある。
(6)東北・北海道地方にも後述の[図80]にM9巨大地震発生直前、その前震を含めた大規模なAMR現象の検出がある。
(7)日本列島を含む広範囲な領域で、後述の[図82]-[図85]にM9巨大地震発生直前、その前震を含めた大規模なAMR現象の検出がある。
従って、東日本の太平洋プレートと大陸プレートの境界で大規模なAMR現象を検出している。このプレート境界の直線的な長さは、[背景技術]で説明した様に、500km余りとなる。従って、断層の長さ、L=500kmを[数55]に代入しマグニチュード9を得る。また、東北・北海道地方と日本列島を含む広範囲な領域のAMR現象抽出後から数日から数時間以内に、その巨大地震が発生すると予知できる。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
1997a 12 1997/03/16 34.925 137.528 39.12 6
1997b 28 1997/05/24 34.498 137.503 23.1 6
2000 295 2000/06/07 36.824 135.566 21.3 6.2
2003 591 2003/11/12 33.17 137.057 397.8 6.5
2004a 648 2004/09/05 33.03 136.8 37.6 6.9
2004b 668 2004/09/05 33.144 137.142 43.5 7.4
2004c 783 2004/09/07 33.206 137.296 41 6.6
2004d 819 2004/09/08 33.114 137.291 36.1 6.5
2007 1111 2007/07/16 36.866 135.105 373.8 6.7
である。
m = 1084 (2007/03/30)の時、CI(m,60)max = 60 x 171.98時間、
m = 650 (2004/09/05)の時、CD(m,60)max = 60 x 239.55km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,60)、NCD(m,60)とを、[図80c]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪 エネルギー密度、NCI(m,60)とNCD(m,60)の相対目盛である。又、右側の縦軸の6以上の目盛は、時系列[d(MAG,m)]をMAGとラベル付けした矢印の高さのグラフの目盛である。従って、MAGのグラフは、マグニチュードのオフセット値が 矢印の高さに変換表示され、MAGが6以上になると表示される。右側の 縦軸目盛にLONとラベル付けされている目盛り範囲は、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]を点グラフにした、LONの目盛で、経度の134度〜138度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。対象期間は、m=9000〜11000の2009年1月10日から2011年3月18日である。マグニチュードが6以上で2000年以降の大地震には、その発生年代を、[図77]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。地殻に蓄積された歪エネルギー密度、[図77]のNCD(m,60)とNCI(m,60)とから、抽出できたM6以上のAMR現象は、
2000、2003、2004a、2004b、2007の各大地震と、
AMR-22iとラベル表示した近畿・福井・東南海地方に出現した2011年3月11日のM9東北巨大地震の大規模なAMR現象である。
このAMR現象は、2011年1月12日(m=1338)頃、共にピークに到達し、その直後、急減少を始め、18イベント後に3月11日(m=1356)を迎え、50イベント後の7月11日まで、継続した。更に、NCD(m,60)の急減少は、76イベント後の10月26日まで継続している。この大規模なAMR現象は、上記中国・四国・近畿地方の予知の実施例で取り上げた2011年7月5日和歌山県のM5.5地震をも含めたマグニチュードが5以上で5.5以下の地震7個程含み、2011年3月11日のM9東北巨大地震発生前後に生じた大規模なAMR現象である。この様に、各地域の地震の系は、閉じた系でなく開いた系で、太平洋プレート下端の深発地震を介し、隣接する地域の影響を受ける。従って、巨大地震の予測断層長は、太平洋プレートと大陸プレートの境界、約500kmであると断定できる。
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
2000 2095 2000/01/28 43.006 146.749 58.51 7
2003a 4203 2003/05/26 38.818 141.654 72 7.1
2003b 4540 2003/09/26 41.78 144.078 42 8
2003c 4564 2003/09/26 41.707 143.695 21.4 7.3
2004 5987 2004/11/29 42.944 145.28 48.2 7.1
2005a 6516 2005/08/16 38.151 142.28 41.6 7.2
2005b 6726 2005/11/15 38.031 144.889 83 7.1
2008a 8414 2008/06/14 39.03 140.881 7.8 7.2
2008b 8729 2008/09/11 41.776 144.151 30.9 7.1
2010 9831 2010/06/18 44.597 149.196 30 7
2011a 10307 2011/03/09 38.328 143.28 8.3 7.5
2011b 10411 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
である。
m = 9795 (2010/05/30)の時、CI(m,30)max = 30 x 26.06時間、
m = 7231 (2006/06/14)の時、CD(m,30)max = 30 x 97.02km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,30)、NCD(m,30)とを、[図80]に、歪エネルギー密度としてグラフ表示した。左側の縦軸目盛は、歪 エネルギー密度、NCI(m,30)とNCD(m,30)の相対目盛である。又、右側のMAG(マグニチュード)とラベル付けした縦軸目盛は、時系列[d(MAG,m)]の6以上の目盛である。従って、[d(MAG,m)]のグラフは、その6以上の値が矢印の高さに変換表示される。右側の縦軸目盛にLON(経度)とラベル付けした目盛りは、震源パラメータの時系列[d(LON,m)]目盛で、その点グラフの範囲は、経度の138度〜150度に相当する。横軸は、各グラフに共通な時間mで、地震の発生順番を示すインデックスである。対象期間は、m=9000〜11000の2009年1月10日から2011年3月18日である。マグニチュードが7以上の大地震と巨大地震には、その発生年代を、[図80]の時系列[d(MAG,m)]の矢印に表記した。地殻に蓄積された歪エネルギー、[図80]のNCD(m,30)とNCI(m,30)の、これらM7以上のAMR現象は、
2010のM7大地震(m=9831、発生日=2010/06/18)の場合、NCD(m,30)とNCI(m,30)のピーク値は、
NCD(m=9817,30) = 0.66 (2010/06/08)
NCI(m=9795,30) = 1 (2010/05/30)
となる。
2011aのM7.5大地震(m=10307、発生日=2011/03/09)の場合、NCD(m,30)とNCI(m,30)のピーク値は、
NCD(m=10238,30) = 0.90 (2011/01/19)
NCI(m=10251,30) = 0.84 (2011/02/01)
となる。
2011aのM7.5大地震は、2011bの東北巨大地震の前震である。前震である事をを検証するために、[図80]の期間をm=10000〜11000とし、更に、2011a地震発生後NCI(m,30)が最小値に到達直後のm=10338からm=11000の間のNCI(m,30)を25倍に拡大し、[図81]に表示する。25倍したNCI(m,30)のピーク値はm=10413で、2011bの東北巨大地震が発生した時刻である。従って、巨大地震2011bのAMR現象を検出できていない。しかし、NCI(m,30)は、INTを累積加算しているので、前震2011aの余震の影響を少なくするために、 加算数を30より少なくすると、そのピーク値を取る時刻をm=10413より早める事が出来る。例えば、累積加算数を20と異なる観測窓を使用する場合、[数60]の2sを20としたNCI(m,20)のピーク値は、東北巨大地震発生時刻のm=10413より3イベント早いm=10410となり巨大地震のAMR現象が検出される。
m = 11244 (2006/08/10)の時、CI(m,100)max = 100 x 13.008時間、
m = 1119 (1998/02/23)の時、CD(m,100)max = 100 x 120.30km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,100)、NCD(m,100)とを、[図82]に、上記日本列島を含む広範囲な領域(緯度16度-52度、経度116度-156度)の歪エネルギー密度としてグラフ表示した。表示期間はm=15300〜17800で、2009/09/19から2011/03/13までである。マグニチュードが7以上の主要な 地震には、d(MAG,m)に発生した年代をラベル表示した。同じ年代に発生した地震には、アルファベットのa、bで区別している。それら年代を表示した地震の震源情報は、
年代 m 年/月/日 緯度 経度 深さ(km) M
2010a 15755 2010/02/27 25.919 128.68 37 7.4
2010b 16115 2010/06/18 44.597 149.196 30 7
2010c 16645 2010/11/30 28.358 139.589 493.9 7.1
2010d 16695 2010/12/22 27.052 143.935 8 7.9
2011a 17287 2011/03/09 38.328 143.28 8.3 7.5
2011b 17361 2011/03/11 38.103 142.861 23.7 9
である。
m = 11241 (2006/08/07)の時、CI(m,30)max = 30 x 16.60時間、
m = 366 (1997/05/10)の時、CD(m,30)max = 30 x 172.77km
となる。これら最大値が1となるように規格化した時系列、[数60]と[数61]のNCI(m,30)、NCD(m,30)とを、[図83]に、歪エネルギー密度の推移グラフとして表示した。[図83]の表示期間は、[図82]と同様にm=15300〜17800で実時間に変換すると2009年9月19日から2011年3月13までである。歪エネルギー密度の変動からのAMR検出は、NCI(m,30)とNCD(m,30)の方が、NCI(m,100)とNCD(m,100)より、高周波の検出成分を多く含む。従って、深発地震2010cと父島近海地震2010dのAMR現象が分離されて検出されている。その検出をより細かく見るために、[図83]の表示期間からm=16300〜17500で2010年8月12日から2011年3月11の期間を[図84]に拡大表示した。この[図84]の各大地震のAMR現象は、
2010c(m=16645、2010/11/30)のM7.1深発地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=16635 (2010/11/26)
NCD(m,30)のピークは、m=16636 (2010/11/26)
2010d(m=16695、2010/12/22)のM7.9地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=16695 (2010/12/22)
NCD(m,30)のピークは、m=16690 (2010/12/17)
2011a(m=17287、2011/03/09)のM7.5地震の場合、
NCI(m,30)のピークは、m=17283 (2011/03/07)
NCD(m,30)のピークは、m=17271 (2011/03/03)
となり、各大地震のAMR現象が、それら大地震発生直前に検出されている。
20倍したNCI(m,30)がm=17359、
5倍したNCD(m,30)がm=17358
となる。従って、巨大地震2011bのAMR現象を検出できているので、2011a地震は、巨大地震の前震と断定できる。観測窓の2s=30を、更に縮小すると、上記AMR現象検出を早める事が可能となる。
2 d(c,j)信号を直接、所定の選択、もしくは平滑処理(処理遅れ時間はΔ)し、[c]=[D(c,1),D(c,2),・・D(c,m),・・]とする時系列化手段、
3 時系列[c]からD(c,m)-D(c,m-n)を1次差分値ΔD(c,m,n)として出力し、ΔD(c,m,n)-ΔD(c,m-k,n)を2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するか、
ΔD(c,m,n)検出と等価な濾過機能を設定し、[c]から濾過したF1(c,m)を1次差分値として出力し、Δ2D(c,m,n,k)検出と等価な濾過機能を設定し、[c]から濾過したF2(c,m)を2次差分値として出力するかの
1次、2次差分出力手段
4 時刻mを時刻t、t=m-Δ-(n+k)/2、(2で処理遅れが無ければΔ=0)にシフトする時刻シフト手段
5 D(c,m)を変位D(c,t)に、1次差分値を速度V(c,t)に、2次差分値を加速度A(c,t)に変換する変位、速度、加速度変換手段
6 D(c,t)とV(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
7 V(c,t)とA(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
8 D(c,t)とA(c,t)の振幅と位相を比較検出する手段
9 大地震のA(c,t)のCQKとCQT予兆検出手段と、運動の第二法則を用いて、それら予兆を、D(c,t)のCQKDとCQTDに変換し、|ΔD(DEP,t)|= Wとする予測断層幅Wを検出する手段
10 Mの予知手段
11 発生時刻と震源の予知手段
12 大陸プレートの膨らみ検出手段
13 大陸プレートの運動変化検出手段
14 運動変化に連動した膨らみの広がり(長さL)の検出手段
15 海洋プレートの異常加速運動検出手段
16 巨大地震のMと発生時刻の予知手段
17 観測領域の縮小と拡大手段
18 d(INT,j)とd(DEP,j)のa個の累積加算からCI(m,a)とCD(m,a)を検出する手段
19 規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを領域の歪エネルギー密度に変換する手段
20 領域の歪エネルギー密度から地殻状態の臨界到達時刻の予知手段
21 大地震と巨大地震の予知方法、予知装置、予知プログラム及び記録媒体
22a-22i AMR現象検出個所
Claims (7)
- 観測対象とする領域に発生した地震の震源情報である緯度(LAT)、経度(LON)と深さ(DEP)、震源時(地震の発生時刻)の間隔(INT)、マグニチュード(MAG)とし、更に、発震機構解の情報から得る地震の破壊メカニズムに関する要素を、節面1(N1)と節面2(N2)の走行(R)と傾斜角(DEC)、P軸(PA)とT軸(TA)の方位(DIR)と鉛直角(VER)とするか、
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する方法において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。 - 請求項1に記載の大地震と巨大地震の予知方法において、前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震発生時刻の時間間隔(INT)の信号d(INT,j)を地震の任意な発生順序mまで、地震の任意な発生個数をa(a=1、2、・・)とし、a個ずつ、移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段か、もしくは、
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した地殻の蓄積歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知方法である。
- 観測対象とする領域に発生した地震の震源情報である緯度(LAT)、経度(LON)と深さ(DEP)、震源時(地震の発生時刻)の間隔(INT)、マグニチュード(MAG)とし、更に、発震機構解の情報から得る地震の破壊メカニズムに関する要素を、節面1(N1)と節面2(N2)の走行(R)と傾斜角(DEC)、P軸(PA)とT軸(TA)の方位(DIR)と鉛直角(VER)とするか、
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化する装置において、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。 - 請求項3に記載の大地震と巨大地震の予知装置において、前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震発生時刻の時間間隔(INT)の信号d(INT,j)を地震の任意な発生順序mまで、地震の任意な発生個数をa(a=1、2、・・)とし、a個ずつ、移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段か、もしくは、
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置において
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した地殻の蓄積歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知装置である。 - 請求項5の発明は、観測対象とする領域に発生した地震の震源情報である緯度(LAT)、経度(LON)と深さ(DEP)、震源時(地震の発生時刻)の間隔(INT)、マグニチュード(MAG)とし、更に、発震機構解の情報から得る地震の破壊メカニズムに関する要素を、節面1(N1)と節面2(N2)の走行(R)と傾斜角(DEC)、P軸(PA)とT軸(TA)の方位(DIR)と鉛直角(VER)とするか、
断層運動の要素として、断層のすべり角をλとし、各節面のN1-R、N1-DEC、N2−R2、N2−DEC2、N1-λ、N2−λ2とするか、
断層面をNとし、N-R、N-DEC、N-λとし、
それら震源情報の要素を表すパラメータをcとして、その選択領域の観測対象とする地震の発生の変化を、対象とする要素cの時系列データで定量化するために、抽出したj番目の地震の要素cに関する地震情報をd(c,j)として数値化する震源要素信号化手段と、
対象とする大陸プレート上の領域の地殻状態の変化を連続観測するために、その領域に稠密に設置されたGPSの各ステーションと、対象領域を含む大陸プレート下に沈み込んでいる海洋プレート上に設置されたGPSの各ステーションで、ステーションの東西方向をE、南北方向をN、上下方向をhとした直交座標系(E,N,h)の座標軸成分(要素)をパラメータcとし、j番目に観測したステーションの位置座標値をd(c,j)として数値化する地殻変動成分信号化手段と、
前記、震源要素信号化手段により抽出されたd(c,j)を、地震の発生を観測した順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは、所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る震源要素の時系列化手段と、
前記、地殻変動成分信号化手段により抽出されたd(c,j)を、観測時間の順序j(j=1、2、3、・・、m、・・)に基づいて、直接、もしくは所定の選択処理または平滑化処理を施し、
[C]=[D(c,1)、D(c,2)、D(c,3)、・・、D(c,m)、・・]
を得る地殻変動成分の時系列化手段と、
前記、所定の選択または平滑処理をした場合、その処理に費やす遅れ時間をΔとする遅れ時間検出手段と
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]の時刻mのD(c,m)と、時刻mから任意間隔n(n=1,2,3、・・)だけ離れたD(c,m-n)との差に比例する量を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段か、
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、1次差分値ΔD(c,m,n)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF1(c,m)を、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)として出力するD(c,m)の1次差分出力手段かの
いずれかの1次差分出力手段と
前記、1次差分出力手段から出力された、ΔD(c,m,n)と、時刻mから任意間隔k(k=1、2、・・)だけ離れたΔD(c,m-k,n)との差に比例する量を、時刻mの2次差分値、Δ2D(c,m,n,k)として求めるD(c,m)の2次差分出力手段か
前記、地震要素の時系列化手段か地殻変動成分の時系列化手段により得られた時系列[C]を、前記、2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を得るバンドパスフィルター機能と略等価な機能を設定したフィルターを用いて、
[C]を濾過したF2(c,m)を、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)として出力するD(c,m)の2次差分出力手段かの
いずれかの2次差分出力手段と
からなる、
地震発生と地殻状態の変化を定量化するプログラムにおいて、
前記、2次差分出力手段から得た、時刻mの2次差分値Δ2D(c,m,n,k)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の2次差分値Δ2D(c,t,n,k)とする、2次差分値の時刻シフト手段と、
前記、1次差分出力手段から得た、時刻mの1次差分値ΔD(c,m,n)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の1次差分値ΔD(c,t,n)とする、1次差分値の時刻シフト手段と、
前記、震源要素と地殻変動成分の時系列化手段から得た時刻mのD(c,m)を、時刻t= m-Δ-(n+k)/2の変位D(c,t)として出力する変位変換手段と
前記、2次差分値の時刻シフト手段から得たΔ2D(c,t,n,k)を、前記変位変換手段から得たD(c,t)に作用している加速度A(c,t)に変換出力する加速度変換手段と
前記、1次差分値の時刻シフト手段から得たΔD(c,t,n)を、前記、時系列の変位変換手段から得たD(c,t)に作用している速度V(c,t)に変換出力する速度変換手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と速度の振幅位相比較検出手段と
前記、速度変換手段で得た速度V(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)との各振幅と各位相の関係を出力する速度と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位変換手段で得たD(c,t)と、前記、加速度変換手段で得た加速度A(c,t)の各振幅と各位相の関係を出力する変位と加速度の振幅位相比較検出手段と
前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となり、加速度A(MAG,t)の振幅値が、負の値を取る位相振幅関係が作用している各変位D(DEP,t)、D(INT,t)、D(MAG,t)の振幅関係と位相関係において、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta1から次の半周期後に既に反転した時刻ta2を、時刻ta1のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta2か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(DEP,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(DEP,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(DEP,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(DEP,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(DEP,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(DEP,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出した後、逆位相にあったA(INT,t)の振幅値がピークを取った時刻をその検出時刻ta1とし、その時刻ta1から、半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取った時刻をta2とし、その時刻ta2から、更に、次の半周期後にA(INT,t)が反転したピークを取ると予測する時刻ta3か、
加速度A(DEP,t)と、加速度A(INT,t)とが逆位相となる特別な位相振幅関係を検出直後、逆位相にあったA(INT,t)が、振幅値のピークを取った時刻をその特別な関係を検出した時刻ta1とし、その時刻ta1のA(INT,t)が半周期後に反転したピークを取った時刻をta2とし、前記2次差分検出手段と加速度変換手段で差分を取った間隔時間Δa、Δa=(n+k)/2、だけ進んだ変位D(INT,t+Δa)が、時刻ta2から次の半周期後に既に反転した時刻ta3を、時刻ta2のA(INT,t)が、次の半周期後に反転する時刻と予測する時刻ta3か、
を今にも発生しそうな大地震の発生時刻とする大地震発生時刻の予知手段と
前記、大地震発生時刻の予知手段で得た大地震の発生予測時刻まで、前記、変位変換手段で得たD(LAT,t)、D(LON,t)、D(DEP,t)を線形延長した(LAT、LON、DEP)情報を予測震源とする、今にも発生しそうな大地震の震源の予知手段と、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと最小値となる時刻tminの変位D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か、
変位D(MAG,t)が最大値となる時刻tmaxと時刻tmaxからD(DEP,t)の振幅値が反転し始める時刻をtminとし、D(DEP,tmax)とD(DEP,tmin)との差の絶対値か
変位D(MAG,t)の最大値付近から最小値付近に変化する時刻に対応して変化するD(DEP,t)の振幅値の差の絶対値か、
変位D(MAG,t)の最大値付近の、D(DEP,t)の振幅値とその半周期後の振幅値との差の絶対値かを
今にも発生しそうな大地震の断層幅Wとする予測断層幅Wの検出手段と
予測断層幅Wの検出手段から出力されたWを用いて今にも発生しそうな大地震のマグニチュードの予知手段と
大陸プレート上にある広範囲の対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と前記1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段か、
もしくは前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(h,t)と、速度V(h,t)と、加速度A(h,t)とから、変位D(h,t)の膨らみを検出する手段と、
膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記、変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする、前記、変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記、変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段か、
もしくは、膨らみが検出された大陸プレート上にある対象領域で、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)と変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とV(N,t)、A(E,t)とA(N,t)との関係から、大陸プレートの運動変化を検出する手段と、
前記大陸プレートの運動変化を検出する手段の出力から、大陸プレートの運動変化による膨らみのプレート境界に沿った広がりの長さLを検出する手段と
海洋プレート上にある領域で、時系列の要素パラメータcを(E,N,h)とし、前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段を必要としない場合、D(c,m)からD(c,t)とする前記変位変換手段と1次差分値の時刻シフト手段に於いて、2次差分を取る間隔kをゼロとした前記変位と速度の振幅位相比較検出手段とで得た変位D(E,t)とD(N,t)と、それら変位に作用している速度V(E,t)とV(N,t)との関係から、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段か、
もしくは、前記変位と速度の振幅位相比較検出手段と前記変位と加速度の振幅位相比較検出手段で得た変位D(E,t)か変位D(N,t)と、それら変位に作用している速度と加速度のV(E,t)とA(E,t)かV(N,t)とA(N,t)との関係からか、海洋プレートの大陸プレートとの境界方向への速度成分が、通常の速度の約2倍以上に急加速し、その直後、急減速、急停止する異常加速運動を検出する海洋プレートの異常加速運動検出手段と
大陸プレートの運動変化による膨らみと海洋プレートの異常加速運動を検出後、もしくは、膨らみか異常加速運動のいずれかを検出後、今にも発生しそうな巨大地震の発生時刻、マグニチュードを予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。 - 請求項5に記載の大地震と巨大地震の予知プログラムにおいて、前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震発生時刻の時間間隔(INT)の信号d(INT,j)を地震の任意な発生順序mまで、地震の任意な発生個数をa(a=1、2、・・)とし、a個ずつ、移動平均するか、a個ずつ、累積加算しCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段か、もしくは、
m番目の地震とm−a番目の地震の発生時刻の差をCI(m,a)とする時間間隔累積検出手段と、
前記、CI(m,a)値がNCI(m,a)となるように規格化するNCI(m,a)の規格化手段と
前記、NCI(m,a)から大地震や巨大地震発生前の自然現象の一つである地震発生の変化が加速されるAMR現象(臨界状態)を検出し大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムにおいて
対象とする領域の広さを、順次変える、観測領域の縮小と拡大手段と
前記、地震要素信号化手段と時系列化手段により抽出した地震の震源の深さ(DEP)の信号d(DEP,j)を地震の任意な発生順序mまで、a個ずつ移動平均するか、
a個ずつ、累積加算しCD(m,a)とする震源の深さDEPの累積検出手段と
前記、累積値CD(m,a)がNCD(m,a)となるように規格化するNCD(m,a)の規格化手段と
観測領域の縮小と拡大手段から出力された各領域のCI(m,a)とCD(m,a)のそれぞれ規格化したNCI(m,a)とNCD(m,a)とを、領域に蓄積と開放される規格化された歪エネルギー密度とする歪エネルギー変換手段と
領域の歪エネルギー変換手段から出力した地殻の蓄積歪エネルギー密度が巨大地震、大地震発生直前の臨界状態に到達したかを検出する地殻の臨界状態検出手段と、
前記、地殻の臨界状態検出手段で臨界状態を検出後大地震や巨大地震発生時期を予知する手段と
を備えてなる大地震と巨大地震の予知プログラムである。 - 請求項7の発明は、請求項5ないし請求項6のいずれかに記載の大地震と巨大地震の予知プログラムを記録した記録媒体である。
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