地震の基礎知識：マグニチュードと震度
マグニチュードと震度
マグニチュードは地震の規模を示す値で、震度は、各地点での揺れの大きさを示します。
マグニチュード
日本で使われているマグニチュードという単位は、あまり知られていませんが2種類あります。 地震学では、地震の規模を表す指標として、地震モーメントから算出されるモーメントマグニチュード (Mw) が使われます。 一方、気象庁が発表する地震の規模を表す単位は気象庁マグニチュード(Mj)です。
気象庁マグニチュード(Mj)
気象庁マグニチュードは震度計で記録された地震波形の最大振幅の値から計算する方式を用いています
地震発生から3分程度で計算可能という点から速報性に優れています。
計算方法は、以下の様な式を用います。
震源の深さ(H)が61Km未満の場合：
| Mj = 1/2 × log( An^2 + Ae^2 ) + 1.73log(Δ) + Cd |
|---|
| An , Ae | : | 地表面が動いた量(震度計で記録された地震波形の最大振幅) |
| Δ | : | 震央からの距離(Km) |
| Cd | : | 補正値( = -0.83 ) |
上記式で値が決まらない場合：
| Mj = 1/2 × log( An^2 + Ae^2 ) + βd(Δ,H) + Cd |
|---|
| An , Ae | : | 地表面が動いた量(震度計で記録された地震波形の最大振幅[m]) |
| βd(Δ,H) | : | 震央からの距離(Km)と震源の深さ(Km)で決まる補正値 |
| Cd | : | 津波地震早期検知網でのみ使用される補正値( = 0.2 ) |
さらに上記式で値が決まらない場合：
| Mj = 1/0.85 × log（Az）+ βv（Δ,H）+ Cv |
|---|
| Az | : | 地表面が動いた速度（地震波形の速度振幅[10^-5m/s] ） |
| βd(Δ,H) | : | 震央からの距離(Km)と震源の深さ(Km)で決まる補正値 |
| Cd | : | 地震計設置条件別の補正値 |
モーメントマグニチュード(Mw)
気象庁マグニチュードの計算方式では、マグニチュードが8を超える地震は正確な数値を推定できない欠点があります。
地震の規模が大きくなればなるほど長い周期の地震波は大きくなりますが、5秒程度までの周期の地震波の大きさは、マグニチュードが8を超えるとほとんど変わらなくなります。
このため、通常の地震計では、長い周期の地震波をとらえきれず、マグニチュードが8を超えた地震では正しい計算結果が算出できなくなります。
このような問題点を解決するため、モーメントマグニチュードという考え方が取り入れてられています。
モーメントマグニチュードとは、地震の放出エネルギーから導き出した地震の大きさを表した指標です。
| Mw = 2/3 × log10（M0）- 10.7 |
|---|
| M0 | : | 地震モーメント：断層面の断層面積の合計×断層全体の変位量の平均×剛性率)[dyne・cm、(10^-7)N・m] |
地震の放出エネルギーは、岩盤のずれの規模(地震モーメント：断層面の断層面積の合計×断層全体の変位量の平均×剛性率)に比例することから、地震モーメントを導き出すことでモーメントマグニチュードが計算できます。
地震モーメントは、高性能の地震計のデータから得られる長周期の地震波を用いて、CMT(Centroid Moment Tensor)解析と呼ばれる解析手法を使用し、大量のコンピュータ計算資源から導き出します。
この為、地震発生直後迅速に計算することや、地震モーメントが弱い地震では正しく計測できないため、モーメント・マグニチュードはマグニチュード3以下の弱い地震では適切なマグニチュード値を計測することができません。
このように、ある地震のマグニチュードであっても、マグニチュードの種類によって値が異なる場合があります。
例えば東北地方太平洋沖地震のマグニチュードは9.0とされていますが、これはモーメントマグニチュードの値で、気象庁マグニチュードでは8.4となります。
※CMT(Centroid Moment Tensor)解析：
地震の波形を地球の自由振動のノーマルモードの足し合わせとして表し，インバージョンでモーメントテンソルと破壊の重心(セントロイド)を求める方法
震度
震度は、各地点での地震の揺れの大きさを示します。 気象庁による震度は、震度0から1、2、3、4、5弱、5強、6弱、6強、7までの10段階が設定されています。 震度0は揺れが無いわけではなく、人の感覚では揺れを感じないが、震度計では測定可能な揺れを示します。 震度計での測定震度と気象庁による震度は一致しているわけではなく、以下のような対応となっています。
| 震度計での測定震度 | 気象庁による震度 |
|---|---|
| 0.5未満 | 震度0 |
| 0.5以上 1.5未満 | 震度1 |
| 1.5以上 2.5未満 | 震度2 |
| 2.5以上 3.5未満 | 震度3 |
| 3.5以上 4.5未満 | 震度4 |
| 3.5以上 4.5未満 | 震度4 |
| 4.5以上 5.0未満 | 震度5弱 |
| 5.0以上 5.5未満 | 震度5強 |
| 5.5以上 6.0未満 | 震度6弱 |
| 6.0以上 6.5未満 | 震度6強 |
| 6.5以上 | 震度7 |
震度の測定は平成5年頃までは、気象台の職員が、自身の体感、建物などの被害状況などを見て震度を決定していました。
この為、測定精度に問題があり、今ではすべて地震計による測定になっています。
2007年新潟県中越沖地震や東日本大震災で発生し、関東地方でも大きな被害をもたらした長周期振動に対しては上記震度はあてはまりません。
