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講義ノート 地震発生確率の計算


「今後30年に首都圏でマグニチュード7クラスの地震が発生する確率は70%である」
この報道に右往左往した人も多いと思います。
地震調査研究推進本部地震調査委員会による「全国地震動予測地図 2010年版」より、
地震発生確率の計算についての解説ページ
わたしは数学が苦手で、かつ専門家ではありませんので、さらに簡単な解説をさがしました。
よって、ここで私が紹介するのはなんとなく自己流に納得した部分です。

地震が起きる確率とは?

ある地域で、過去数百年間、数千年間に地震が起きた回数を調べて、 年数で割ってやると、平均的に見て地震が来る間隔が分かる。
たとえば、ある地域で1200年間の歴史的な記録が残っていて、 そこに6回の地震の記述があるとすると、1200÷6=200で、 200年に1回地震が起こるのだろうと考える。
すると、その地域で最後に地震が起こったときから経った年数に応じて、 次の地震が来る確率が計算できる。
地震の間隔が200年なら、前の地震から100年の間に次の地震が来る確率は50%となる。


「今後10年間に地震が起こる確率が100%」という場合、その10年のどこかで、確実に1回地震が起こることを示している。
事実:過去120年で同規模の地震が5回起こった

単純に考えると:120年間に5回地震が起こったなら、24年に1回の周期で地震が起きている計算になる。
つまり:前に地震が起こってから24年目に近づくほど、次の地震は起こりやすいと考える。


 

主要活断層帯の地震や海溝型地震は繰り返し発生

 

活動間隔はBPT 分布(Brownian Passage Time 分布)に従うと考えられている。
F(t;μ,α)={μ/2πα2t3)}1/2exp{-((t-μ)2/2μα2t))}
μは地震の発生間隔 ここでは24年(首都圏直下地震)
αはばらつき具合 ここでは0.24

難しい話:活断層のずれ情報を利用したBPT過程の事前分布によるベイズ型予測について(統計数理研究所)

 

地震の起こりやすさをグラフにした図(BPT分布の式にαとμの数値を使ってエクセルで計算)

この黄色の面積全体が“100%地震が起こる確率”

地震発生から30年の間に次の地震が起こる確率

図の赤色部の面積をグラフ全体の面積で割った割合になる。

30年までの面積:0.87
全体の面積:1.000
これでいくと87%!!
前に地震が起きてから50年後、60年後ならば、起こる確率は100%に近付く。

地震発生から30年地震がない場合、これから10年間に次の地震が起こる確率

図の「赤の面積÷(赤+水色)」

ピンク:30年までの面積:0.87
ピンク+赤:40年までの面積:0.99
水色:1.00-0.99=0.01
赤:0.99-0.87=0.12
0.12/(0.12+0.01)≒0.92
これでいくと92%!!

過去120年で同規模の地震が5回起こったが、24年おきに発生しているわけではない。
αとμを推定するのは難しい


ばらつきのαと発生間隔のμを少し変えると違う確率になる

発生間隔μを24年とした例と30年とした例

教訓:細かい数字に惑わされないこと。
でも、近づいているのは事実ですから備えが必要です。