日本關于2011年東北地方太平洋近海地震的研究報告（二）海嘯＊根據海嘯波形分析獲得的2011年東北地方太平洋近海地震震源過程的調查報告

谷岡勇市郎

（日本北海道大學理學研究院地震火山研究觀測中心）

日本關于2011年東北地方太平洋近海地震的研究報告（二）海嘯＊根據海嘯波形分析獲得的2011年東北地方太平洋近海地震震源過程的調查報告

谷岡勇市郎

（日本北海道大學理學研究院地震火山研究觀測中心）

引言

2011年東北地方太平洋近海特大地震引發了大海嘯，三陸地方沿岸遭受了重大災害。我們通過近年在海上布設的各種海嘯儀（圖1），觀測了這次海嘯，加深了對海嘯發生過程的理解。由于在海上觀測的海嘯波形未受到沿岸非線形效果的影響，它直接反映了地震時的地形變，所以在了解海嘯激發過程方面是非常有用的。利用海底電纜式壓力儀（東京大學、東北大學）在釜石近海的2個觀測點（TM1，TM2）觀測海嘯波形，觀測到了長周期海嘯波中載有短周期海嘯波這種非常有特點的海嘯波形。在釧陸近海的海底電纜式壓力儀（JAMSTEC）的2個觀測點（KPG1，KPG2）也觀測到了海嘯波形。還有，在距巖手縣、宮城縣、福島縣沿岸數十千米的海上設置的4臺GPS波浪儀（港灣空港技術研究所），也觀測到了海嘯波形，其中，有的地方也觀測到了與釜石近海一樣的海嘯波形，即長周期海嘯波中載有短周期的海嘯波。NOAA－PMEL在日本近海設置的5臺浮動式海底壓力儀（DART）也觀測到了有效的海嘯波形。

圖1 海上觀測海嘯波形的觀測點的位置。釜石近海電纜式海底壓力儀（TM1，TM2），釧陸近海電纜式海底壓力儀（KPG1，KPG2），GPS波浪儀（GPSB802，GPSB803，GPSB804，GPSB806），浮動式海底海嘯儀DART（D21419，D21401，D21418，D21413，D52402）

1 海嘯波分析結果

Hayashi等[1]在上述觀測波形的基礎上，增加了氣象廳在房總近海設置的海底電纜式壓力儀觀測到的海嘯波形。根據來自各觀測點的海嘯到達時刻，利用反傳播法推斷海嘯波波源區，證明波源區長達500 km，寬達200 km，并指出大海嘯波也有可能在靠近震源附近的海溝發生。Tsushima等[2]為了研究近地海嘯預報，嘗試利用上述海上海嘯波形記錄，根據其中的海嘯波形推斷海面的最初變化，其結果證明震源附近和海溝附近均有大的海面變化。Maeda等[3]特別著重研究了釜石近海海底壓力儀觀測到的海嘯波形后指出，要解釋長周期海嘯波與短周期海嘯波重合的波形，在靠近震源附近海溝的板塊邊界必須要有57 m的滑動。Fujii等[4]在上述海嘯波形的基礎上，還增加了對驗潮記錄的研究，實施了海嘯波形反演，推斷出該地震的滑動量分布，得出要說明海嘯波形，震源附近海溝的板塊邊界必須要有超過40 m的滑動。還明確了，要解釋釜石近海或GPS海嘯儀觀測到的短周期海嘯波，海溝附近也必須要有大的滑動。這些研究成果都表明，要解釋在海上觀測到的海嘯波形，必須在海溝附近激發海嘯。

Gusman等[5]在上述海嘯波形的基礎上，還利用國土地理院的陸地GPS觀測的地震時地形變數據，和海上保安廳GPS／聲音測距相結合的地震時海底地形變數據[6]，同時進行了反演解析，推斷出可以說明全部數據的滑動量分布和滑動方向（圖2）。結果表明，從震源到靠近海溝的板塊邊界的最大滑動量為48 m，離海溝最近的板塊邊界推定有大約42 m的滑動，地震矩推定為5.3×1022N·m（MW9.1）。另外還指出，要更好地解釋利用釜石近海等海底壓力儀觀測到的短周期海嘯波形，也有可能是Tanioka和Seno已經提出過的[7]，在海溝附近有柔軟的附加體形變激發海嘯的可能性。

圖2 由Gusman等[5]根據海嘯波形和陸地地形變數據、海底地形變數據反演獲得的2011年東北太平洋近海特大地震的滑動量分布

綜上，要很好地解釋海上觀測到的海嘯波形、陸地地震時的地形變數據和海底地震時的地形變數據的話，大概要在海溝附近的板塊邊界發生超過40 m的大滑動。

[1] Hayashi Y，Tsushima H，Hirata K，et al.Tsunami source area of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake determined from tsunami arrival times at offshore observation stations.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.042

[2] Tsushima H，Hirata K，Hayashi Y，et al.Near－field tsunami forecasting using offshore tsunami data from the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.052

[3] Maeda T，Furumura T，Sakai S，et al.Significant tsunami observed at the ocean－bottom pressure gauges at 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.005

[4] Fujii Y，Satake K，Sakai S，et al.Tsunami source of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku，Japan earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.010

[5] Gusman R A，Tanioka Y，Sakai S，et al.Source model of the 2011 Tohoku tsunami estimated from tsunami waveforms and crustal deformation data.submitted.

[6] Sato M，Ishikawa T，Ujihara N，et al.Displacement above the hypocenter of the 2011 Tohoku earthquake.Science，2011，332（1－2），doi：10.1126／science.1207401

[7] Tanioka Y，Seno T.Sediment effect on tsunami generation of the 1896 Sanriku tsunami earthquake.Geophys.Res.Lett.，2001，28（17）：3389－3392

P315.3；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2012.09.001

2012－03－23。