地震の予測は難しく、現在も様々な研究が行われているが、揺れの数十秒前に緊急地震速報で知らせることしか実現していない。だが今回、科学誌『Science』に発表された最新の研究で、地震予知のブレークスルーに繋がる画期的な発見が報告されている。

世界中で発生した約100の大地震のGPS時系列データを分析した結果、地震が発生する2時間前に前兆現象が発生する可能性があることが明らかになったのだ。

カリフォルニア大学バークレー校の地震学者Richard Allen氏は言う：「地震の発生を予測できるというのは、本当に大きなことです」。

地震の2時間前に警告が可能になる可能性

「地震の核発生には数時間の前兆段階があることが確認され、それを確実に測定する手段が開発されれば、前兆警報が発令される可能性があります」と、カリフォルニア大学バークレー校のRoland Bürgmann氏はプレスリリースで述べている。

地震を予知する能力は長年の課題であった。短期地震予知は、地震が発生する数分から数ヶ月前に警告を発することを目的としており、これらは明確で観測可能な地球物理学的前兆シグナルに依存している。

これまでの研究では、大地震の前に、断層にゆっくりとした滑りの前兆段階が存在することが示唆されてきた。非地震性滑りとは、断層面に沿ってゆっくりと、ほとんど感知できないほど動くもので、検出可能な地盤の揺れを引き起こさない。

しかし、急激で急速な動きを引き起こす地震破壊との関連は不明なままである。さらに、非地震性滑りは、地震に続かずに発生することが多い。

この謎を解明するため、フランス、コート・ダジュール大学のQuentin Bletery氏とJean-Mathieu Nocquet氏は、大地震の前に発生する短期的な前兆断層すべりを世界規模で系統的に探索した。

世界中の3,000以上の測地点から得られた高レートのGPS時系列データを利用して、彼らは90回のマグニチュード7以上の地震につながる断層変位を測定した。

その結果、地震が発生する約2時間前に、震源付近で断層すべりが指数関数的に加速する時間帯があることがわかった。

研究者らによれば、これらの発見は、多くの大地震が前兆的なすべりから始まっている可能性、あるいは、今回の観測が、前兆的なすべりという、より長く測定が困難なプロセスの最後尾を表している可能性を示唆しているという。

彼らの研究は、大地震の前に潜在的な前兆シグナルがあるという有望な証拠を提供する一方で、Bletery氏とNocquet氏は注意を表明している。

彼らのデータは完璧にはほど遠い、とBletery氏は認める。この数値は、多くの観測機器が設置された断層帯のGPS観測点で占められている。例えば、2011年のマグニチュード9の東日本大震災を引き起こした地震は、このチームの時系列の355を占めている。この地震はデータに大きな影響を与えているため、科学者たちは地震がなくても前兆運動が存在することを確認するために地震を取り除いた。また、陸地の動きは非常に微妙であるため、すべてのデータをひとまとめにすることで、初めて前兆現象が目立つようになった、とBletery氏は言う。「1つか2つの地震を取り除けば、まだ前兆は見られます。しかし、半分を取り除くと、それは見えにくくなるのです」。

また、Bürgmann氏は、この研究は有望であるが、提案されたシグナルはさらなる研究によって確認される必要があると言う。「前震や変形など、様々なタイプの地震前兆のレトロスペクティブな観測は過去に数多く行われてきたが、それらは他の時間帯に起きている似たようなものと比べて特異なものではありません。BleteryとNocquetが数十の地震を見てこの2時間の前兆候補を見ているように、これはいくらか有望に見えます」。

この統計が正しいとしても、2時間という特定の恣意的なタイムスケールがどこから来ているのか、地震行動の多様性を考えると理解するのは難しい、と米国地質調査所の地球物理学者Andrew Barbour氏は付け加える。

地震予知の探求が続く中、今回の発見は少なくとも、前兆現象をめぐる謎の解明に向けて大きな一歩を踏み出したことを意味する。

技術と理解が進めば、人命を救う地震警報を発するという希望が現実になる日が来るかもしれない。しかし、現時点では、（可能な限りの）備えとレジリエントなコミュニティの構築が、予測不可能な自然の力に対する最善の防御策であることに変わりはない。

論文

• Science: The precursory phase of large earthquakes

参考文献

• EulekAlert!: Global GPS measurements indicate observable phase of fault slip two hours before large earthquakes
• Science: Warning signs detected hours ahead of big earthquakes
• New Scientist: GPS could predict earthquakes two hours ahead, but there’s a catch

研究の要旨

大地震の前に断層がすべる観測可能な前兆段階が存在するかどうかは、何十年もの間議論されてきた。いくつかの大地震に先行する観測が前兆すべりの可能な指標として提案されているが、これらの観測は地震に直接先行するものではなく、ほとんどの地震の前には観測されず、また地震に続かずに観測されることも一般的である。我々は、GPSデータから短期的な前兆すべりをグローバルに検索した。90回（モーメントマグニチュード7以上）の地震の48時間前に、3026回の高レートGPS時系列で測定された変位を、震源での前兆すべりから予想される方向に投影して合計した。この結果は、巨大地震は前兆すべりから始まることを示唆しており、測定精度と測定密度を向上させることで、より効果的に地震を検知し、監視できる可能性がある。