震度とは

 震度は地震が起こったときの、ある地点での「揺れの強さ」を表すとされています。地震の規模の大きさを表すマグニチュードが1つの地震に対して原則1つなのに対して、同じ地震でも場所が変われば揺れの強さも変わるので、震度の値は無数にあることになります。例えば、1つのある地震について、震源に近い地点では揺れが強くなるので震度は大きくなる傾向があり、震源から離れると揺れは減衰していくので、震度はだんだん小さくなっていく傾向にあります。図1は2001年芸予地震の震度分布です。震度は場所によって異なるのでたくさんの値があり、震源に近いほど大きくなっていることがわかります。


図1 2001年芸予地震の震度分布(地震研究所広島観測所ホームページより)

 では「揺れの強さ」を表す震度とはどのように定義されているのでしょうか。1996年に現在の震度となるまでは、人が感覚によって判断していました。表1はその時の判断基準です。問題となっていたのは、人による判断なのでばらつきが生じてしまうことと、高震度(6, 7)の定義です。つまり、表1のように震度6, 7は建物被害、特に震度7は家屋の倒壊率が30%以上と厳密に決められているので、その判定には被害調査を要し、震度が発表されるまでに非常に時間がかかってしまっていました。大きな被害が生じた1995年兵庫県南部地震では、この判断に時間がかかり、救出活動などの対応が遅れてしまいました。

表1 震度の定義

 そこで1996年に、震度は地震発生からわずかな時間で地震計によって観測された波形からコンピュータによって算出されるように改正されました。「地震だ!」と思ってテレビをつけると、あっという間に震度情報が流れるのは、ご存じの通りです。実は、このようなシステムが整備されているのは世界でも日本だけで、それは誇るべきことです。

 現在の震度は、人の判断ではなく、地震計とコンピュータによって「計測」されているという意味で「計測震度」と呼ばれています。計測震度の算出方法は非常に複雑なので、詳細は省略しますが、大まかに言って0.1〜1秒という比較的短い周期の揺れの強さから計算しています。この0.1〜1秒という周期帯は、人体感覚から室内物品の動きに対応しています。つまり、現在の震度は、人が揺れが強いと思うと大きくなるようになっています。

 ここで表1の震度の定義をもう一度見てみます。これを見ると震度5以下では、人体感覚や室内物品の動きによって記述されていますが、高震度(震度6, 7)は、建物などの被害によって定義されていることは、上で述べたとおりです。しかしながら現在の計測震度は、0.1-1秒、すなわち人体感覚と室内物品の動きに対応しているので、高震度での対応の悪さが問題視されています。

 実際に、1997年鹿児島県北西部地震、2000年の新島・神津島近海で発生した地震、2000年鳥取県西部地震、2001年芸予地震では数多くの地点で震度6弱となったにもかかわらず、その地点周辺には大きな建物被害はありませんでした。せっかく、大きな被害が生じている場合に、地震直後に迅速に対応できるよう、人の判断から計測震度に変えたのに、肝心の大きな被害が生じる高震度で、被害と対応していないのでは、地震直後の迅速な対応はできません。

 被害がなかったんだからいいじゃないか、という人もいますが、震度6弱でも大きな被害がない、ということを繰り返していると、狼少年のように「震度6弱って大して被害が出ないんだな」と思ってしまう人も出てきてしまいます。本当は震度6弱は、木造家屋の10%近くが倒壊してもおかしくない被害レベルなのです。

 では、そうすればいいのでしょうか?我々は震度6, 7の高震度では、0.1-1秒という人体感覚や室内物品の動きに対応した揺れではなく、建物被害に対応した周期の揺れの強さを用いるべき、と考えています。では、建物被害に対応した周期は何秒くらいなのでしょうか?

 図2は、日本で起こった様々な地震について、何秒の揺れの強さが実際の建物被害と対応しているかを示したものです。縦軸の相関係数が大きな値の周期が建物被害と対応していると言えます。これを見ると大ざっぱに言って、1-2秒という0.1-1秒より長い周期の揺れの強さが実際の建物被害と対応していることがわかります。これに対して、人体感覚や室内物品の動きに対応する0.1-1秒の揺れの強さは、建物被害と対応していません。


図2 何秒の揺れの強さが実際の建物被害と対応しているか

 そこで我々はこの1-2秒の揺れの強さを用いた、震度を正しく「計測」する方法を提案しています。震度5以下では、人体感覚と室内物品の動きに対応した0.1-1秒、震度6以上では、建物被害に対応した1-2秒の揺れの強さを用いています。図3に現行の計測震度と実際の建物被害の対応,図4に我々が提案する計測震度と実際の建物被害の対応を示しています。現在の計測震度より、提案した計測震度の方が実際の建物被害とよく対応していることがわかります。


図3 現行の計測震度と実際の建物被害の対応


図4 提案する「計測」震度と実際の建物被害の対応

参考文献
境有紀, 吉岡伸悟, 纐纈一起, 壁谷澤寿海: 1999年台湾集集地震に基づいた建物被害を予測する地震動の破壊力指標の検討, 日本建築学会構造系論文集, No.549, pp.43-50, 2001.11.
境有紀, 纐纈一起, 神野達夫: 建物被害率の予測を目的とした地震動の破壊力指標の提案, 日本建築学会構造系論文集, No.555, pp.85-91, 2002.05.
気象庁: 震度を知る 基礎知識とその活用, ぎょうせい, 1996.
岡田成幸: 防災学に必要な地震動入力尺度について考える〜震度のフィルター特性の検証を通して〜, 第26回地震工学研究発表会パネルディスカッション, 土木学会地震工学委員会, pp.13-19, 2001.8.
岡田成幸, 高井伸雄: 地震被害調査のための建物分類と破壊パターン, 日本建築学会構造系論文集, No.524, pp.65-72, 1999.10.
翠川三郎, 藤本一雄, 村松郁栄: 計測震度と旧気象庁震度および地震動強さの指標との関係, 地域安全学会論文集, Vol.1, pp.51-56, 1999.11.
翠川三郎, 福岡知久, 気象庁震度階と地震動強さの物理量との関係, 地震2, 第41巻, 223-233, 1988.

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