地震危険予知プロジェクト
Precursory quake-Information System by Citizen's Observation on Web

大気イオン濃度の対数目盛･時系列での危険分類表

Colored Risk Sign of Forthcoming Earthquakes Classified on Diagrams
by Logarithm Marks and Time Series of the Atmosphere Ion Concentration

弘原海 清* ･原口 竜一** ･岡本 和人***

Kiyoshi WADATSUMI*, Ryuichi HARAGUCHI** and Kazuhito OKAMOTO***

*岡山理科大学総合情報学部生物地球システム学科 Department of Biosphere-Geosphere System Science, Faculty of Informatics, Okayama University of Science, 1-1 Ridai-cho, Okayama 700-0005, Japan. E-mail: wadatumi@big.ous.ac.jp
**岡山理科大学大学院理学研究科総合理学専攻 Applied Science, Graduate School of Science, Okayama University of Science, 1-1 Ridai-cho, Okayama 700-0005, Japan. E-mail: haryu@sci.osaka-cu.ac.jp
***岡山理科大学大学院総合情報研究科生物地球システム専攻 Biosphere-Geosphere System Science, Graduate of School of Informatics, Okayama University of Science, 1-1 Ridai-cho, Okayama 700-0005, Japan. E-mail: k-okamoto@pisco.ous.ac.jp

キーワード：大気イオン時系列変化，地震危険予測分類，W･Hダイアグラム,鳥取県西部地震芸予地震
Key words : Time Series Change of Atomospheric Ion, Quake Risk Sign Classification,
W･H diagram, Western Tottori Earthquake, Geiyo Earthquake

　

１. はじめに

　1995年1月17日に発生した兵庫県南部地震の前兆異常の証言に，神戸電波(株)の大気イオン測定器が異常値を示したという報告がある(薩谷，1996)．また，地震直前に地下から帯電エアロゾルが異常発生し動物や自然現象に宏観異常が発生することを H．トリブッチ(1985)は指摘している． 本研究室はこれらに注目し，地震と帯電エアロゾルとの関連性を明らかにするため，1997年7月から現在まで岡山理科大学21号館6階研究室で大気イオン測定器(KSI-3500；神戸電波(株)製)を使って24時間連続を行ってきた．現在，地震危険予知システムe-PISCOは，この計測データを時系列グラフでWebサイト上に地震データと重ねて毎日公開し続けてきた． この4年間継続してきた岡山理科大学｢単独観測点-試行実験｣は本年7月に終りを迎えようとしている．21世紀の次なる4年間(2001〜2005)は，全国的に約50〜200観測点を目標に｢多点観測点-実用化実験｣を実現させるよう準備中である．この際，これまでの試行実験で明らかになった諸点をまとめ，実用化実験で新しく導入する危険分類表について詳細を述べる．

２．試行実験で解明された知識

　本研究室で測定している帯電エアロゾルは，プラス･マイナス電荷ごと，粒子サイズ(0.02μm以下)で大･中･小の3クラス，6種類の個数/cc（密度）を計測している．

2.1　各種計測ノイズ
　(1) 自然ノイズ
　連続測定の結果，あらゆる種類の帯電エアロゾルが地震と関係なく日常的に発生している．その内，プラス大･中･小イオン濃度は通常500〜1500(個/cc)程度である．しかし，地震前兆に特有なプラス大イオンに限れば日常ノイズは300〜1000(個/cc)程度である．
　(2)風雨ノイズ(レナード効果)
　風雨など気象変化による帯電エアロゾル変化はマイナス電荷の中・小イオン密度に大きく影響する．これは雨滴の細粒化によるレナード効果が原因で地震前兆とは関係が無いので，地震予知には使用しない方がよい．
　(3)雷ノイズ
　頭上に雷鳴が響く最中や直前の帯電エアロゾル濃度変化は，プラス･マイナスの小･中イオン濃度に大きく影響する．しかし,地震性のプラス大イオン濃度には殆ど影響しないので，雷ノイズに苦労する電磁波地震予知に比較して有利である．

2.2 単独観測点の帯電エアロゾル濃度変化の特徴
　(1)観測点から半径300kmを超えた外側で発生した地震の帯電エアロゾル濃度変化は観察されない．深度350kmの若狭湾地震M5.7(2000.4)も全く感知できなかった．距離は三次元的に考える必要があろう．あるいは異常震域地震は震央でも揺れがないので予知する必要もない．
　(2)半径300km以内で発生した同一規模(M)の地震では，帯電エアロゾル濃度は震源距離に反比例する．
　(3)地震規模(M)が大きいほどエアロゾル濃度は高い．
　(4)最初のエアロゾル濃度変化から地震発生までの先行時間は地震規模(M)に比例して長くなる．鳥取県西部地震(M7.3)で100日，芸予地震(M6.7)で7日などの例がある．
　(5)直前予知が不可能と言われる直下型地震(�T型)は(鳥取県西部地震など)最も明瞭な濃度変化を示し，その意味で直下型地震の予知には大変有効である．
　(6)一方，深度100km程度までのスラブ内地震(�U型)は(例えば，芸予地震)濃度変化が直下型地震に比較してM値で1ランク程度低く出る．海中の地震も同様である．プレート境界地震(�V型)の経験は無いが，多分1〜2ランク程度の低減があろう．

３. 実用化実験で使用する危険分類表

3.1 試行実験から実用化実験へ
　(1) 週間単位の時系列表示を従来通り基準に使用する．
　(2) 新規に着色対数目盛りで月，年間隔の時系列表示を追加使用する．月間隔は芸予地震などの小−中地震用で，年間隔は鳥取県西部地震などの先行時間の長い大地震，巨大地震用として大変有効である．
　(3) プラス大イオンのみを表示し，プラス小･中イオンやマイナスイオンの表示は行わない．
　(4) 対数目盛3.1以下，または1250(個/cc)以下は，自然ノイズ領域に相当すると考え，これは表示しない．
　(5-1)プラス大イオン濃度の2000個/cc以下，対数目盛(3.1〜3.3)を微小地震帯(M2.5〜M3.5)に対応づけ，キミドリ(危険度で安全)で表示する．
　(5-2)大イオン濃度の3000個/cc以下，対数目盛(3.3〜3.5)を小地震(M3.5〜M4.5)に対応させ，イエロー(危険度で準安全)で表示する．
　(5-3)大イオン濃度の5000個/cc以下，対数目盛(3.5〜3.7)を中地震(M4.5〜M5.5)に対応させ，オレンジ(危険度で要注意)で表示する．
　(5-4)大イオン濃度の8000個/cc以下，対数目盛(3.7〜3.9)を中強地震(M5.5〜M6.5)に対応させ，ピンク(危険度で要警戒)で表示する．
　(5-5)大イオン濃度の13000個/cc以下，対数目盛(3.9〜4.1)を大地震(M6.5〜M7.5)に対応させ，ウスアカ(危険度で厳重警戒)で表示する．
　(5-6)大イオン濃度の20000個/cc以下，対数目盛(4.1〜4.3)を巨大地震(M7.5〜M8.5)に対応させ，コイアカ(危険度で厳重警戒)に表示する．
　この図表をW･Hダイアグラム(Wadatsumi･Haraguchi,2001)と呼ぶことにする．この図は4年間の試行実験期間のデータからまとめたものであり，今後の地震データで更新される性質を持つ．

3.2 試行期間中の大〜中地震の予知例
　(1) 2000年1月以降の中規模地震予知
　2000年1月以降，2001年5月末(現在)までの17ヶ月間に，プラス大イオン濃度が3000個を超えて緊急情報をe-PISCO上に発信したケースは8回である．岡山を中心とした半径300km以内で引き続きM4以上の対応地震が発生したのが8回であり，その的中率は100%であった． 一方，半径300km以内で起こったM5以上の地震で，前兆的な大イオン濃度の異常が観察されなかった地震が2個ある．一つは2000年4月後半の若狭湾地震で震源深度350kmであり，300kmの範囲を超える地震と考える．もう一つ，2000年6月はじめの石川県西方沖地震(M6.1)で，2800個/ccの異常変化が直前に認められるが3000個の基準を満たさないので見送られた.この地震の震源位置(海中)も震源距離も限界ぎりぎりで，帯電エアロゾル減衰が強い条件であった．
　(2) 2000年1月以降の大規模，中規模地震
　(2-1)鳥取県西部地震
　鳥取県西部地震(M7.3，2000.10.06,13:30)では，プラス大イオン地震前兆が最初に出現したのが6月22日の11105(個/cc)，続いて7月11日の9774(個/cc)であった．これはバックグラウンドの10倍以上であり緊急情報(3000個以上)を十分超える値であった．初現から100日で大地震が発生した． この経過を第1図，第2図に示す．
　(2-2)芸予地震
　芸予地震(M6.4→M6.7，2001.03.24,)では，プラス大イオンが4589(個/cc)発生し，3月17日13:00に緊急情報｢1週間後をめどにM5.5程度の地震の可能性有り｣を発信した．この規模では，大気イオン濃度の先行時間はおおよそ1週間である．しかし，実際の芸予地震はM6.4→M6.7であり，時間は範囲内だが，規模として�Tランク大きかった．これは事前の危険分類表(1998.4作成)に示すように，海中スラブ内地震(�U型)に示す減衰である．震源位置の正確な予測が出来なかったため地震規模の正確な予測に問題が出た例である．多点観測で震源位置の予測精度を上げる必要性が理解できる．この経過が第3図，第4図に示されている． ４．ま と め

　(1) 1997年7月より2001年6月までの4年間，岡山理科大学は｢単独観測点-試行実験｣を継続して行い，多くの有用なデータを入手してきた．
　(2) 試行実験から実用化実験に移行する際，数十点の観測データから特定地震の規模･位置･時間を求めるには，情報の一元化が重要になる．その基本モデルとして地震の危険分類表(W･Hﾀﾞｲｱｸﾞﾗﾑ)が重要でそのモデルがほぼ完成した．
　(3) 21世紀の次なる4年間(2001〜2005)，全国的に約50〜200観測点を目標に｢多点観測点-実用化実験｣を行うよう準備中である．この規模では一組織の課題ではなく，日本の科学技術の総力を結集した市民運動，国民運動に飛躍させる必要がある．リスクを恐れて逃げるのではなく，必ず来るものに立ち向かう勇気が求められる．

文　 献 H.Tributsch 編(1983)動物は地震を予知する, 朝日選書, 231p
薩谷泰資(1996)環境空間における大気イオン分布密度の計測, テレビジョン学会技術報告, p20,p50, pp31-36.
安岡由美・志野木正樹(1996)兵庫県南部地震の前後における大気中のラドン濃度の変動, Isotope News, 4, pp74-76.
弘原海清・米澤剛(1998)大気イオン濃度の異常変化は地震前兆か, 地球惑星合同学会予稿集, p342.
原口竜一・弘原海清(2000)帯電エアロゾルの粒度変化と地震発生, 地球惑星合同学会, ag-p002.
弘原海清(2000)鳥取県西部地震の直前90日前に何が起き何が問題か, ACADEMIA, No.65, 全日本学士会, pp16-24.
地震危険予知 e-PISCOホームページ(1997-2001)　　URL; http://www.pisco.ous.ac.jp/ (岡山理科大学)

第1図 鳥取県西部地震(M7.3)の大気イオン前兆異常(週間変動)
第2図 鳥取県西部地震(M7.3)の大気イオン前兆異常(年間変動)
第3図 芸予地震(M6.7)の大気イオン前兆異常(10日変動)
第4図 芸予地震(M6.7)の大気イオン前兆異常(月間変動)

　

情報地質学会