MEGA地震予兆・予測システム

概要

１．従来気象庁で採用されている地震予測は、過去の地震データに基づいて、近々に発生すると考えられる地震を人知で予想するものであった。

２．すなわち、従来の地震予測にあっては、地震予兆・予測に必須と考えられる、

①地表面の変動、すなわち、地表面の垂直方向の変動（隆起・陥没）、

②水平方向の変動、及び

③地震動（地表面の振動）

等の至要データは加味されておらず、迫りくる地震を予兆・予測するのは非常に困難であった。

３．国土強靭化ソリューションとして人工進化研究所＆ザイロニクス（AERI https://www.aeri-japan.com/）が研究開発を進めている『MEGA地震予兆・予測システム』では、衛星光電子システムを搭載した人工衛星を使い、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いて、地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである、絶えず動き続ける地表面主要データ（①～③）を観測し続けることで、２４時間常時地震に直結する異常変動（観測点の地震動すなわち異常振動（地震予兆微動））をin situ検知し、地震を予兆・予測する。

かつ、地震予兆に加えて、噴火前兆現象をin situ検知して火山噴火予兆の予測が可能となる。

本システムによる経済効果は少なくとも１００兆円を下回らない。

従来の人知に頼る地震予兆・噴火予兆の予報に革命的進化をもたらすことができる。

４．弊所の国土強靭化ソリューション『MEGA地震予兆・予測システム』は

衛星光電子工学を応用して、衛星上から、日本全土を１時間に１回全スキャンし、地表面の垂直・水平方向の変異を、１日、１週間、１ヶ月、１年のスケールで常時リアルタイムでin situ観測し、その結果に基づいて地震発生可能性（地震の予兆）を予測するものである。

５．量子干渉を応用した地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムでin situ検知する地震に直結する異常変動（地震予兆観測点の地震動（ground motion））、

すなわち異常振動（地震予兆微動）とは、地震における地表面の垂直・水平方向への振動（揺れ動き）である。

注目観測点における地震動は、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術では振動現象（振幅、周期、振動点の速度・加速度等）として取り扱われる。

地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震動は地盤の振動であるが、弊所の量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術では、地盤ごとに存在する卓越周期(predominant period)と呼ばれる固有の周期もin situで常時・リアルタイム計測し地震予兆・予測パラメーターとしている。

地震動の力学的特徴と地震予兆：

（１）地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震動は持続的な動きではなく、短い周期での動きまたは不規則な動きを多数繰り返す振動である点に特徴がある。

繰り返し振動の主要な部分は、地震を発生させている断層において

加圧（固定）➡開放（ずれ）➡加圧（固定）➡開放（ずれ）➡………という過程が非常に短い周期でまたは不規則に繰り返されることによって発生する。
（２）地震を発生させる断層では、地震を起こす際に断層面同士が強い力によってずれるが、ずれる面は岩盤や固い土砂であるため滑らかではなく、ずれる面は極微小地震（マグニチュード1未満の地震）でも数m2（平方メートル）、マグニチュードM9以上の地震でおよそ1万km2と非常に広いため、ずれる速さは一定にはならず、場所によってずれる速さ、及びずれやすさにばらつきが出るため、不連続、不規則かつ不均一な振動となる。
（３）発生した地震動は、およそ3〜7km/s程度の伝搬速度で周囲に伝わっていく。

伝わる速さや伝わりやすさは振動の性質によって決まる。また、地盤の性質（地質）によっても地震動の伝わる速さや伝わりやすさは影響を受ける。
（４）地盤の性質や振動の性質によって、地震動が干渉・合成され、地震動の周期が規則的にまたは不規則に変化する（周期的地震動やパルス的地震動、不規則振動波震動）。

周期的地震動やパルス的地震動の振動としての性質は波動である。

そこで、国土強靭化ソリューションである人工進化研究所（AERI https://www.aeri-japan.com/）＆弊所のMEGA地震予兆・予測システムに用いられている量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術では、ベクトルである地震動を方向別にスカラーとして捉え、上下動成分、南北動成分、東西動成分の3つに計測している。

縦揺れ、横揺れといった特徴は、地震波の差ではなく、上下や東西南北といった地震動の方向の差によって生まれる。

地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震波の振動の特徴と地震予兆：

（１）地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである振動（地震波）の性質によって、地上の揺れのパターンには一定の法則が生まれるケースが多い。

震源で発生した地震動（地震波）は、有限の速度をもって周囲に伝わる。

その速さはおよそ3〜7km/sで、音波の10〜20倍も速いが、光速度と比べれば5万〜10万分の1にとどまるため、地震が発生してから周囲の地表が揺れるまでには時間がかかり、その時間は震源から遠くなるほど長くなる。

（２）国土強靭化ソリューションが進める人工進化研究所と弊所のMEGA地震予兆・予測システムが採用している、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を応用した光学リモートセンシングで、地表面形状の変化動きをin situで監視し定量解析し、地表面形状の変化動きを定量解析する。

（３）ダイナミック・リアルタイム観測技術により検出する観測点の地震動すなわち異常振動（地震予兆微動）のうち、周期が短く伝播速度が7km/s前後と早いP波は、最初に到達してカタカタという小さな揺れをもたらし、初期微動と呼ばれている。

揺れが小さいのは周期が非常に短く減衰が大きいためであり、震源に近いところではあまり減衰していないP波によって地鳴り（後術）のような音（音波）が発生するケースが多い。

（４）人工進化研究所と弊所が国土強靭化ソリューションとして提供する、量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きをin situで監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムは量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いてこの地震動（不規則振動波）をin situで検出し、応答スペクトルあるいはパワースペクトルを求めている。

（５）周期が比較的長くP波の半分ほどの速度で伝播するS波は、初期微動の後に到達して加速度を伴う激しい揺れをもたらし、主要動と呼ばれている。

地震によってS波の周期は異なり、卓越する地震動の周期（最も振幅が大きい地震動の周期）も変わるため、被害状況に大きな影響を与える。

（６）また、複数周期で構成され、各周期によって伝搬速度がそれぞれ異なる合成波（不規則振動波形）である表面波は、被害を起こすような周期の振動がS波よりもやや遅れて到達する。

この表面波は減衰が低いので遠くまで到達し、地震の長周期振動を、震源から数千km離れた地点でも発生させる（特にタワーマンション等の高層建築物内で揺れやすい）。

S波到達後に続くP波と合わせて、この表面波も上記主要動に含まれる。

（７）P波とS波の最初の到達時間の差を初期微動継続時間という。

MEGA地震予兆・予測システムでは、量子干渉を応用した、ベクトル・ダイナミック技術を用いてこの地震動（不規則振動波）をin situで検出し、不規則振動波の初期微動継続時間から、震源の位置を推定する。

また、地盤によって伝播速度が変わる地震動（地震波）の伝播を、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術及びレーザー応用リモートセンシングによるダイナミック・リアルタイム観測技術を用いてin situで計測し、詳細な震源の位置（震源地と深度）を推定している。

地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震波の地震動・周期と地震予兆：

　（１）量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムでは、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いて地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震動（不規則振動波）をin situで検出する。

地震動（不規則振動波）は、周期が長いほど減衰しにくく、長距離を長時間かけて伝わる。

また、地震動を伝える地盤が固いほど、周期が短い地震動を伝える。

建築物はその建材の剛性と高さによる固有の共振周波数を持ち、地震動の周期と共振して大きな被害をもたらすことがある。到達した地震動にどの周波数が卓越しているかによって共振を受ける建造物の被害には差異が生じることになる。

地震波は不規則振動波形となるが、応答スペクトルあるいはパワースペクトルを求めると、ピークが現れる。調和入力に対する共振曲線ほど明確なピークではないが、これは地盤の揺れやすい振動数である。この振動数が卓越振動数である。

　（２）量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システム（国土強靭化ソリューション）では、甚大な人的被害をもたらす、地震前兆現象（宏観異常現象）としてこの卓越振動数の地震動（キラーパルス（killer pulse））をin situで検出して地震の予兆を行っている。

　（３）また、剛性が高く低層の建築物ほど共振周波数は高く、高周波の多い直下型の地震で大きな被害を受けやすい。

逆に剛性が低く高層の建築物ほど共振周波数が低くなる。

長い時間の長周期の地震動で被害を受けやすくなる。

この長周期の地震動は減衰しにくく遠方まで到達し、規模の大きな地震に多く含まれるが、近年スロースリップと呼ばれる現象でも発生することが明らかになっている。

　（４）人に対して最大の影響（人的被害）を与える周波数は、椅子に座った状態で鉛直成分が4～8Hz、水平成分が1～2Hzで、55dBより有感となる。

立っている状態ではより長周期に、寝ている状態ではより短周期の揺れを感じやすくなる。

　（５）地震動は不規則振動波であるが、周期によって６種類に分けられる。

量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムでは、甚大な人的被害をもたらす、地震前兆現象（宏観異常現象）としてこの６種類の不規則振動波（宏観異常現象）をin situで検出して地震の予兆を行っている。

　（ア）極短周期地震動：

周期０．５秒以下の地震動。屋内の家具や物などが最も揺れやすい周期。計測震度計の感度が最も強いのがこの地震動であるため、震度と被害や体感震度との間のずれを生む原因とされる。周期0.5秒以下の地震動。屋内の家具や物などが最も揺れやすい周期。計測震度計の感度が最も強いのがこの地震動であるため、震度と被害や体感震度との間のずれを生む原因とされる。

　（イ）短周期地震動:周期0.5〜1秒の地震動。やや短周期地震動も含めることがある。

　（ウ）稍短周期地震動：周期1秒〜2秒の地震動。木造家屋、非木造の中低層建築物が最も揺れやすい地震動。兵庫県南部地震（阪神・淡路大震災）では直下でこの地震動が卓越し、甚大な被害をもたらした。

　（エ）稍長周期地震動：周期2〜5秒の地震動。巨大なタンクや鉄塔など、中規模中層建築が最も揺れやすい地震動。

　（オ）長周期地震動：周期5秒以上の地震動。やや長周期地震動も含めることがある。高層建築物や超高層建築物が最も揺れやすい地震動。周期が短いものに比べて、建物などが揺れる幅が大きく、重いものが建物の揺れにあわせて高速で移動し人や物を傷つけるといったことが起きる。

　（カ）超長周期地震動：周期100秒・上の地震動。地球全体が最も揺れやすい地震動。

地表面振動・振幅で見た地震動（地震前兆現象（宏観異常現象））と地震予兆：

　（１）量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムは量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いてこの地震動（不規則振動波）を検出し、地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地震動を振幅の大きさや傾きを計測し、変位、震度、速度、加速度などを算出している。

　（２）変位は地震波の波形などから見ることができる振幅の大きさである。

　震度は地上における地震動の大きさを被害の程度を考慮して算出されるもの。

　速度は単純に地震動の速さを表す。

　加速度は地震動の変化を表すもので、加速度が大きいほど激しい揺れとなる。

　（３）量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きを監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムは、国土強靭化ソリューションの一つであって、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いることで、地表面のずれ、断層形成、亀裂、隆起、陥没だけでなく、地表面近くでの歪みの発生・蓄積や、応答スペクトルあるいはパワースペクトルをリアルタイムかつin situで２４Ｈ数値化・可視化が可能である。

地鳴りで見た地震動（地震前兆現象（宏観異常現象）と地震予兆

（１）地鳴り（subterranean rumbling、earthquake sound）は、地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである。

　主に地震などにより発生する地盤の振動（地震動）が、音響（音波）として空気中を伝わる現象であると考えられている。

　地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地鳴りは上記不規則振動波であって、上記地面振動（（ア）極短周期地震動、（イ）短周期地震動、（ウ）稍短周期地震動、（エ）稍長周期地震動、（オ）長周期地震動、（カ）超長周期地震動）のうち（イ）短周期振動が空気中に伝わって音が聞こえる現象であり、「ゴー」や「ドーン」などと表現される。

　多くの場合、ほぼ震央の方向から聞こえる。

　浅発地震や群発地震などの場合に地鳴りが発生することが多く、松代群発地震の際も爆発音を思わせるような地鳴りが観測されている。

　また、地鳴りは特に地盤が堅固な岩石からなる土地などで聞こえることが多く、日本では筑波山周辺などが地鳴りのよく聞こえる地域として知られる。

　人が揺れを感じないようなごく小さい地震においても、地鳴りが聞こえることがある。

　人工進化研究所と弊所が国土強靭化ソリューションとして提供する、量子干渉を応用した、地表面形状の変化動きをin situで監視し定量解析する光学リモートセンシングであるMEGA地震予兆・予測システムでは、量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術を用いて地震前兆現象（宏観異常現象）の重要な一つである地鳴りをリアルタイムかつin situで２４Ｈ数値化・可視化が可能である。

従来（現行）の地震予測技術例（第１従来技術～第３従来技術）と弊所システムの比較

１．従来（現行）の地震予測技術例（第１従来技術）としては、人工衛星写真から読み取った地形データ（地表データ）、地震観測点（震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置）からの位置情報（主に震源地）や地震の規模（マグニチュード）情報・GPS情報等の基礎情報を基に、近未来の地震発生（震源地、震度、津波発生、予想被害等）を気象庁担当者や地震学者らの知見・経験知、地震計データの統計解析、およびAI等を駆使して予想する（占う）程度のものである。

２．また、上記従来技術の例（第２従来技術）としては、地磁気地電流法（Magnetotelluric法）を応用して地震観測点（震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置）等から震源箇所付近の地中を流れる微弱な電流（地電流）の異常を監視ことで６０％程度の確率で地震発生を予測する従来技術もある。

３．上記従来技術の他の例（第３従来技術）としては、

　（１）地震観測点（震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置）等から収集される、地震に強い相関性を有するリアル物理データである地震前兆データ（宏観異常データ）、及び

　（２）地震発生１か月前当たりから震源付近での微小破壊に伴う微弱な電流（地電流）発生に伴って放射される電磁波をセンサーやアンテナで検知する

　　　①電磁気観測の地震前兆データ（宏観異常データ）（地震に強い相関性を有するリアル物理データ）と、

　　　②地震計データの統計解析結果とを統合して抽出した相関情報を基に、分析担当官や地震学者らの知見・経験知等を駆使して地震発生を６０％程度の命中精度で予想する（占う）程度のものがある。

４．上記第１乃至第３従来技術では、震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置を日本国内の震源地及びその周辺領域に離散的・散漫的に設置、または、電流（地電流）発生に伴って放射される電磁波を検知するセンサーやアンテナを離散設置して、地震前兆データ（宏観異常データ）等を離散サンプリングしこれを予兆判断の基礎情報としているため、震源地の正確な発生や成長を把握することがむづかしい。

　このため、地震予兆角度に限界があるという問題点がある。

　すなわち、地震前兆データ（宏観異常データ）を離散的にサンプリングし、これを基礎データとして地震予兆を検知し地震予測を行うため、高い予測精度と確度を実現することは非常に困難であった。

５．国土強靭化ソリューションとして人工進化研究所と弊所が研究開発を進めているMEGA地震予兆・予測システムでは、人工衛星を使い、震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置設置位置に限定されることなく、絶えず動き続ける日本全土の地表をリアルタイムでかつ連続的に震源地を含め国土全体をin situかつ連続スキャニングで観測し続けることで、システム内のAIが地震前兆に結びすく異常変動を検知し、地震を予測する。

　いわば日々、“地球の健康診断”を実施し、その結果に基づいて予測している。

６．弊所が提供する国土強靭化ソリューションである地震予兆・予測システムは、これまで（第１乃至第３従来技術）とはまったく違う、衛星光電子工学を応用した革新的・究極的光学リモートセンシング技術（量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術）をコア技術として、地震に強い相関性を有するリアル物理データである地震前兆データ（宏観異常データ）を常時収集（例えば、１時間に一回収集）することで、

①２４時間常時、

②リアルタイム、かつ

③in situ観測を実現し、システム内の人工知能プロブラムが人海戦術や地震予測判断の専門家の知識や直感、個人差・ばらつき・ムラ等に依存しない地震予兆の予知・予測を実現している。

７．弊所が研究開発した上記リモートセンシング技術（量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術）では、従来不可能であった“地表の変動”に強い相関性を有するリアル物理データの、

　①２４時間常時、②リアルタイム、かつ③in situ観測を実現している。

　従来の専門家らの個人能力に依存した人海戦術及びマハラノビス距離を用いた統計手法を１００％排除した、“地表の変動”の、①２４時間常時、②リアルタイム、かつ③in situ観測による物理データを地震予知プロセスに加味できるようになることで、地震予測的中率９５％以上といったリアルタイムかつ高精度の地震予兆・予測が実現している。

８．MEGA地震予兆・予測システムのコア技術である上記リモートセンシング技術（量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術）では、マハラノビス距離を用いた統計手法に代えて、地殻の隆起・沈降を注意深く観測している。

　地殻の沈降は地震につながるケースがあるからである。

　例えば、東日本大震災の発生前には東北地方の太平洋岸の大きな沈降が観測されている。

　地震に強い相関性を有するリアル物理データである地震前兆データ（宏観異常データ）の代表である『地殻が沈降する地殻変動』が大地震前に上記リモートセンシング技術（量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術）によりin situ計測されている。

９．2016年（平成28年）4月14日21時26分以降に熊本県と大分県で相次いで発生した所謂熊本地震の場合にあっても、MEGA地震予兆・予測システム内のAI地震予知システムはマハラノビス距離を用いた統計手法に代えて、上記リモートセンシング技術（量子干渉型ベクトル・ダイナミック技術）により、震度計や地震計、電子基準点等の地震観測装置の設置位置に拘束されることなく日本全土を２４時間常時in situでスキャニング（人工衛星レーザー応用リモートセンシング）していたため、約６か月位前から

①熊本地震の震源地の予兆検知と共に、

②予測震源地及びその周辺地域での地震前兆に結びすく異常変動・地表変動（異常振動や沈降等）を検知している。

１０．具体的には、阿蘇噴火地域での火山活動によると考えられる地表面沈降変化及び火山性不規則振動波形（地震動）、阿蘇噴火地域周辺領域での地震前兆を示す地表面変動（沈降➡隆起）及び不規則振動波形（地震動）を時間遅延なくリアルタイムでin situで検知して地震発生を予測している。

１１．2018年（平成30年）6月18日の大阪府北部地震（地震規模Mj6.1、震源の深さは13ｋｍ、最大震度6弱）においても、MEGA地震予兆・予測システム）内のAI地震予知システムはマハラノビス距離を用いた統計手法に代えて、大阪府箕面地域、京都府京都加茂地域、及び兵庫県宝塚地域のそれぞれにおいて、地震発生約4か月前から、地表面水平方向・垂直方向の異常変動、及び地震動等の、地震に強い相関性を有するリアル物理データである地震前兆データ（宏観異常データ）をin situで検知し、MEGA地震予兆・予測を警告・発呼している。