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表面最大加速度

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表面最大加速度（ひょうめんさいだいかそくど、英語: peak ground acceleration, PGAと略される。また design basis earthquake ground motion、DBEGMとも）とは、地震での地表での加速度の最大値の測定値であり、地震工学における重要な入力パラメータである[1]。単に最大加速度と呼ばれる事も多い。

震度と同様、ある場所においてどれだけ強く地面が揺れたかを表すものである。マグニチュードとは異なり、地震全体のエネルギーを示すものではない。

地震においては建築物やインフラストラクチャーの被害は、地震のマグニチュードよりも、地震動により強く関係する。中程度の地震では表面最大加速度が被害の最大の決定要因である。強い地震では被害は表面最大速度により強く依存する[2]。

物理的説明

地震において地面は水平2方向と垂直方向に振動する。表面最大加速度はこれらの加速度である。他方表面最大速度は最大の速度、最大変位（peak displacement）は地震の前後でのずれた距離である[3][4]。これらの値は地震により異なり、また一つの地震でも、場所により異なる。違いの要因には断層の長さやマグニチュード、震源の深さ、震源からの距離、地震の続いた時間の流さ、揺れの周期、地質が含まれる。震源の浅い地震では、中深度よりも強い揺れ（加速度）を生じる。これは地表に近いところでエネルギーが解放されるためである[5]。

表面最大加速度はg（重力加速度、ジー）やm/s2[3]、ガルを単位として表される。1ガルは0.01m/s2に、1gは981ガルに等しい。

地質は最大加速度に強く影響し、数kmの範囲内でも極端に変わり得る。特に中程度から強い地震ではそうである[6]。表面最大加速度を左右する条件は複雑であり、同程度のマグニチュードの地震でも全く異なる結果になり得る。中程度のマグニチュードの地震がより大きなマグニチュードの地震よりも大きな表面最大加速度をもたらす事も多い。

表面加速度は3方向で計測される。垂直と、直交する水平2方向（しばしば南北と東西にとられる）である。これらの各方向ごとの最大加速度が記録され、各々の最大値がしばしば報告される。あるいは結合値を報告することもできる。水平表面最大加速度は、2成分のうちで大きい方を選ぶ、平均を取る、またはベクトル和、のいずれかで得られる。垂直成分を考慮することで、3成分の値を得る事もできる。

地震工学では、有効最大加速度（英語: effective peak acceleration, EPA）もよく使われる。

測定値と体感の比較

詳細は「震度」を参照

最大加速度は加速度計による測定値である。強さの尺度としては体感を用いる、つまり目撃による報告、感じた揺れの強さ、起こった損害を用いるものもある。両者には相関があるが、単純に一致する訳ではない。

過去の大きな地震での最大加速度

最大加速度
（一方向）		最大加速度
（ベクトル和）		マグニチュード震源の深さ死者地震
2.7g[7]2.99g[8][9]9.030km[10]15000以上[11]2011年東北地方太平洋沖地震
2.2g[12][13]6.3[14]5km1812011年カンタベリー地震（2月）
2.13g[15]6.3[14]6km12011年カンタベリー地震（6月、June 2011 Christchurch earthquake）
4.36g[16]6.9/7.28km122008年岩手・宮城内陸地震
1.7g[17]6.719km571994年ノースリッジ地震
1.47g[18]7.2[19]66km[19]42011年宮城県沖の地震
1.26g[20][21]7.110km02010年カンタベリー地震
1.01g[22]6.610km112007年新潟県中越沖地震
1.01g[23]7.38km2415

1999年台湾大震災

0.8g6.816km64341995年阪神・淡路大震災
0.78g[24]8.823km[25]5212010年チリ地震
0.6g[26]6.010km1431999年ギリシャ地震（1999 Athens earthquake）
0.51g[27]6.46122005年イラン地震（2005 Zarand Earthquake）
0.5g[17]7.013km92000 - 3160002010年ハイチ地震
0.438g[28]7.744km271978年宮城県沖地震
0.367g[29]5.21km92011年スペイン地震（2011 Lorca Earthquake）
0.25 - 0.3g[30]9.533km1655[31]1960年チリ地震
0.24g[32]6.46282004年モロッコ地震（2004 Morocco earthquake）
0.18g[33]9.223km1431964年アラスカ地震

出典

  1. ↑ “Nuclear Power Plants and Earthquakes”. 2011年4月8日閲覧。
  2. ↑ “ShakeMap Scientific Background. Rapid Instrumental Intensity Maps.”. Earthquake Hazards Program. U. S. Geological Survey. 22 March 2011閲覧。
  3. 1 2 “Explanation of Parameters”. Geologic Hazards Science Center. U.S. Geological Survey. 22 March 2011閲覧。
  4. ↑ Lorant, Gabor (17 June 2010). “Seismic Design Principles”. Whole Building Design Guide. National Institute of Building Sciences. 15 March 2011閲覧。
  5. ↑ “Magnitude 6.6 - NEAR THE WEST COAST OF HONSHU, JAPAN”. Earthquake summary. USGS (16 July 2001). 15 March 2011閲覧。
  6. ↑ “ShakeMap Scientific Background. Peak Acceleration Maps.”. Earthquake Hazards Program. U. S. Geological Survey. 22 March 2011閲覧。
  7. ↑ Erol Kalkan, Volkan Sevilgen (17 March 2011). “March 11, 2011 M9.0 Tohoku, Japan Earthquake：Preliminary results”. United States Geological Survey. 22 March 2011閲覧。
  8. ↑
  9. ↑ “2011 Off the Pacific Coast of Tohoku earthquake, Strong Ground Motion”. National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention. 18 March 2011閲覧。
  10. ↑
  11. ↑ “Damage Situation and Police Countermeasures associated with 2011Tohoku District - off the Pacific Earthquake”. Emergency Disaster Countermeasures Headquarters. National Police Agency of Japan. 2011年9月13日閲覧。
  12. ↑ “Feb 22 2011 - Christchurch badly damaged by magnitude 6.3 earthquake”. Geonet. GNS Science (23 February 2011). 24 February 2011閲覧。
  13. ↑ “PGA intensity map”. Geonet. GNS Science. 24 February 2011閲覧。
  14. 1 2 “New Zealand Earthquake Report - Feb 22 2011 at 12:51 pm（NZDT）”. Geonet. GNS Science (22 February 2011). 24 February 2011閲覧。
  15. ↑ “PGA intensity map”. Geonet. GNS Science. 14 June 2011閲覧。
  16. ↑ Masumi Yamada et al (July/August 2010). “Spatially Dense Velocity Structure Exploration in the Source Region of the Iwate-Miyagi Nairiku Earthquake”. Seismological Research Letters v. 81; no. 4;. Seismological Society of America. p. 597-604. 21 March 2011閲覧。
  17. 1 2 Lin, Rong-Gong; Allen, Sam (26 February 2011). “New Zealand quake raises questions about L.A. buildings”. Los Angeles Times (Tribune) 27 February 2011閲覧。
  18. ↑
  19. 1 2
  20. ↑ Carter, Hamish (24 February 2011). “Technically it's just an aftershock”. New Zealand Herald (APN Holdings) 24 February 2011閲覧。
  21. ↑ “M 7.1, Darfield（Canterbury）, September 4, 2010”. GeoNet. GNS Science. 7 March 2011閲覧。
  22. ↑ Katsuhiko, Ishibashi (11 August 2001). “Why Worry? Japan's Nuclear Plants at Grave Risk From Quake Damage”. Japan Focus (Asia Pacific Journal) 15 March 2011閲覧。
  23. ↑ Central Weather Bureau.（2 September 2004）. . Retrieved 21 March 2011.
  24. ↑ “Informe Tecnico Terremoto Cauquenes 27 de Febrero de 2010 Actualizado 27 de Mayo 2010”. 2011年9月13日閲覧。
  25. ↑
  26. ↑ Anastasiadis A. N., et al. “The Athens（Greece） Earthquake of September 7, 1999：Preliminary Report on Strong Motion Data and Structural Response”. Institute of Engineering Seismology and Earthquake Engineering. MCEER. 22 March 2011閲覧。
  27. ↑ “Earthquake Mw 6.3 in Iran on February 22nd, 2005 at 02:25 UTC”. European-Mediterranean Seismological Centre. 7 March 2011閲覧。
  28. ↑ Brady, A. Gerald (1980). An investigation of the Miyagi-ken-oki, Japan, earthquake of June 12, 1978. National Bureau of Standards. pp. 123
  29. ↑ Los terremotos paradojicos - Seismo mortal en Murcia
  30. ↑ Crustal deformation associated with the 1960 earthquake events in the south of Chile
  31. ↑ Webber, Jude (27 February 2010). “Massive earthquake batters Chile”. Financial Times 18 March 2011閲覧。
  32. ↑ USGS Earthquake Hazards Program » Magnitude 6.4 - NEAR NORTH COAST OF MOROCCO
  33. ↑ National Research Council（U.S.）. Committee on the Alaska Earthquake, The great Alaska earthquake of 1964, Volume 1, Part 1, National Academies, 1968 p. 285

関連項目