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核問題：最大でTNT火薬2万トンの威力
3年で北朝鮮の核兵器の性能は改善されたのだろうか、改善されたのならどの程度だろうか。北朝鮮が25日午前、咸鏡北道吉州郡豊渓里で実施したものとみられる核実験の威力について、専門家らは「2006年10月に実施した第1回核実験より、少なくとも5－6倍、多くて20倍ほど強まったようだ」と分析している。
◆「1回目より5－20倍、爆発力強まる」
気象庁は25日、吉州郡豊渓里でマグニチュード（M）4.4の地震を観測したと発表した。これは06年の第1回核実験当時、気象庁が発表したM3.6に比べ0.8強い。
マグニチュードは地震を起こしたエネルギーの絶対的な大きさを計る数値だ。地震の規模とエネルギーの相関関係によると、マグニチュードの規模が1増えると、地震を起こしたエネルギーは32倍大きくなる。マグニチュードが2増えると32掛ける32倍、0.5増えると32の0.5乗などと、対数関数に従う。気象庁のユ・ヨンギュ事務官は「今回のマグニチュードが1回目のときより規模が0.8強かったため、地震を起こしたエネルギー、つまり爆発力は1回目に比べ20倍ほどになる」と述べた。
しかし、これは米国政府の観測値とは大きな差が出ている。米地質調査局は06年の第1回核実験当時にはM4.2を、今回の第2次核実験はM4.7を観測値として示した。従って、この資料によると、地震の規模は0.5強まり、爆発力は5.6倍ほど強まったことを意味する。1回目と比較して、今回の核実験の威力が強まったのは確かだが、その威力の増加程度が韓国の観測値より低いということだ。
核兵器の専門家らは、旧ソ連の核実験から発生した地震波と後に公開された核兵器爆発力を基に、M4のときはTNT火薬1000トン前後相当が爆発したものとしている。米国側の観測値によると、今回の第2回核実験の爆発力はTNT5000－6000トンになり、韓国気象庁の観測値によると2万トンほどになる。
気象庁のイ・ドッキ地震監視課長が気象庁国家地震センターで25日午前、北朝鮮で発生した人工地震が、気象庁の地震監視網によって観測された状況を説明している。／写真＝チョ・インウォン記者
延世大学地球システム科学科のホン・テギョン教授はこれについて、「韓半島（朝鮮半島）の地質構造などを考慮すると、（韓国気象庁よりは）世界全域の地震観測資料を活用する米地質調査局の発表のほうが正確と見るべきだ。これは地震波が到達する経路のためだ」と話した。
吉州郡で発生した地震波は大半が東海（日本海）を経て韓国の地震観測所で探知されるが、この地震波が韓半島の陸地とは構造が違う東海の地殻を伝わってくる過程で、地震波が弱まるというわけだ。気象庁の地震規模観測値が、第1回、第2回とも米地質調査局の数値より低いのはそのためだ。
第1回、第2回核実験が同じ条件で実施されたのかは分からないため、単純に比較はできないという指摘も出ている。ソウル大学原子核工学科の李銀哲（イ・ウンチョル）教授は、「核実験を実施した地下坑道の幅、長さといった構造と、地質の性格、そして岩盤構造などによって測定強度が変わることもある。1回目の実験のときと完全に同じ条件で今回の実験が実施されたなら、威力が強まったといえるが、今回も前回と同じ条件で実験したかは疑問だ」と話した。
◆放射性物質の探知で最終確認可能
気象庁の関係者は「今回の地震が核実験によるものと推定される人工地震だという事実は、二つの面ですでに確認された状態だ」と話す。まず、人工地震と自然地震の違いは、地震波の波長で見分けることができる。自然地震は規模が大きいほど、断層が長い時間にわたって長く割れることで、地震波は低周波になる。一方、核実験による人工地震は、核爆弾が一瞬で破裂して発生するため、地震波が高周波になる。「同規模の地震でも高周波なら人工地震と判断できるし、核実験かどうかは地震波の分析だけでも確認可能だ」と専門家らは話す。気象庁は「済州島を除いた全国100カ所に設置された地震波観測所すべてで、人工地震であることを知らせる（高周波）波動が観測された」と話した。
人工地震と自然地震を見分けるもう一つの要素は、空中を行き来する音、つまり音波の観測だ。気象庁のユ・ヨンギュ事務官は「自然地震とは違い、核実験では音波が観測されるが、（今回の核実験当時）全国5カ所にある音波観測所のうち2カ所で音波が観測された」と述べた。最終確認は放射性物質の検出によって行われる。核爆弾を爆発させる実験を行ったなら、ウラニウムやプルトニウムが壊れ放射性物質が発生する。核実験は放射性物質の流出を防ぐため、普通地下1キロの地点で実施されるが、北朝鮮は山に横方向から斜めに坑道を掘る方式を選んだものと分析されている。山の高さのおかげで地下に掘り進めたのと同等の効果を得られるためだ。
パク・ウンホ記者
李永完（イ・ヨンワン）記者
朝鮮日報 2009/05/26 09:00:40 ORG-URL
核問題：昨年末から兆候、地下実験の予測は困難
韓米軍事当局は北朝鮮が2006年10月に初めて核実験を行った咸鏡北道吉州郡豊渓里一帯で、昨年末から核実験準備の兆候をとらえ、注目してきた。消息筋によると、米国のKH‐12偵察衛星などが車両や人々の活発な動きを相次いでとらえたという。核実験を行うための坑道拡張工事や周辺の建物の新築工事なども注視してきた、と政府高官は話した。
政府の消息筋は「地下核実験は事前の予測が難しく、いつ実験が可能なのか正確には分からず、北朝鮮が先月、核実験を予告した後、その気になれば近日中に行うための準備を終えた、と今月初めから判断していた」と語った。
テポドン1・2号など中長距離弾道ミサイルは垂直の発射台に装着後、液体燃料を注入しなければならないため、米国の偵察衛星が発射の兆候を直接確認できるが、地下核実験は地中で行われるため、実験の兆候を予測するのが難しい。普通、核実験のデータを収集するための各種の観測装備及びケーブルの設置などが行われれば、地下核実験が迫っているものとみられる。しかし、今回の核実験に先立って、こうした兆候はなかったという。
このため、韓米軍事当局は北朝鮮が2度目の核実験を強行する可能性は非常に高いとしながらも、盧武鉉（ノ・ムヒョン）前大統領の死去によって韓国の政局が混乱しているため、時期は多少遅れると予想していたものとみられる。
ユ・ヨンウォン軍事専門記者
記事入力 : 2009/05/26 10:04:11
朝鮮日報 2009/05/26 10:04:11 ORG-URL
http://grnba.secret.jp/iiyama/news/chosun0526/
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東北沖地震の二面性
— 浅部のすべり過ぎと深部の高周波震動 —
発表者 井出 哲 (東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻准教授)
発表概要
東北地方太平洋沖地震の破壊プロセスを地震波の分析により解明した。 地震はプレート境界浅部では、海溝まで達する大きなすべりを引き起こし、さらにすべり過ぎることにより巨大な津波を発生させた。 一方で人が感じるような高周波の地震波（ガタガタ震動）はむしろプレート境界深部から放射された。 この奇妙な二面性は、地震発生プロセスの理解にとって重要である。
3月11日の東北地方太平洋沖地震（以下東北沖地震と略す）は、日本史上最大のマグニチュード9という規模で東日本一帯を襲い、広範囲での揺れと巨大な津波によって日本社会に大混乱を巻き起こしている。地震発生時に、海底下の岩盤で破壊すべりはどのように進行したのか？これを解明することは、今回の地震による災害から未来への教訓を得るために、まず解決しなければならない問題である。当研究室は米国スタンフォード大学と共同で世界各地の地震波データを解析し、東北沖地震の全体的な破壊プロセスを解明した。その結果からは、マグニチュード9という近代地震学史上も希な巨大地震であるがゆえの、研究者も驚くような一種異様な二面的振る舞いが浮かび上がってきた。
今回主に用いたのは全世界のデジタル地震観測網で観測された地震波記録である。図1はその記録の例であり、3月11日の本震とその2日前に発生したマグニチュード7.3の前震の波形を比較している。この比較から最初の奇妙な点として、前震の地震波より本震の地震波の方がゆるやかに始まっていることに気づく（図1）。本震は約3秒の間、ためらいがちに破壊し始めたのである。
発表内容
図1
図1：３つの観測点における本震と前震の観測波形の比較。右は左の図の時刻0周辺の拡大図。本震のほうがむしろゆるやかな立ち上がりである。
さらに分析を進めた結果、破壊すべりは次のように進行したことがわかった（図2がデータ、図3が概念図）。最初の3秒の初期破壊（①）の後、次の40秒間はプレート境界深部、陸地方向へ向かって破壊すべりが進展する（②）。このときに宮城県を中心に最初の大きな地震波が到達する。一方プレート境界浅部ではこの時点まではあまり破壊すべりが進行していないが、約60秒に一番浅い部分、つまり海溝の岩盤を一度に破壊するような大きなすべりが起きる（③）。このすべりに伴う海底面の変動が巨大津波を引き起こした主要因である。
図2
図2：破壊プロセスの分析結果。左は最終的なすべり量、右は6つの時刻でのすべり速度の分布を表す。左図の下に全体的な時間変化を示す。左図白い線が海溝の位置。
その直後、破壊すべり（注1）はプレート境界を深部へ、陸地に向かって再び進展し、約90秒で海岸線近くに達する（④）。つまり上方（東向き）から下方（西向き）へと破壊すべりの進行方向転換が起きるのである（注：すべる領域が変化するのであり、陸側が海側に乗り上げるという運動は変化しない）。これもあまりこれまでに報告例の少ない奇妙な振る舞いである。
最大すべり量は30メートル（数値には倍半分程度の不確定性あり）である。大きなすべりの領域を取り囲むように余震が起きていて、これは東北沖地震に限らず巨大地震一般でよく知られた観察事実である。但し大きなすべりの領域は地震発生直後の報道で伝えられたほど大きなものではなく、むしろ海溝近傍に集中したコンパクト（それでも差し渡し300キロメートル超）なものである。
図3
地震に伴う災害は主に津波によって引き起こされた。その津波を引き起こしたのが③の海溝付近の大きなすべりである。このすべりは地震以前に蓄えられていた力を100％解放するだけでなく、さらに「すべり過ぎ」るほどすべったために、大きな津波を引き起こした。これがダイナミックオーバーシュート（動的過剰すべり）と呼ばれる現象である。
東北沖地震のダイナミックオーバーシュートはもうひとつの奇妙な現象となって現れている。沈み込み帯の地震ではプレート境界をはさんで陸側が海側に乗り上げる（逆断層地震）。その反対、陸側が海側に対してずり落ちるような地震（正断層地震）はまず起きない。ところが地震直後マグニチュード6程度の正断層地震が2つ発生した（図2）。すべり過ぎた分のおつりとしてずるずるっと戻ったようである。このような報告例は未だかつてない。今回ダイナミックオーバーシュートがいかに大きかったかが示唆される。
図4
図4：高周波波動とすべりの分布。右図のすべり分布中に各色で示した時刻（単位は秒で地震発生時がゼロ）に放出されたＳ波が各観測点に到達する時刻を左図に線で示す。
4つの段階のうち①と③は主にプレート境界浅部、②と④は深部で起きた。日本列島で観測された地震波のうち特に、体に感じるようなガタガタという高周波の地震波はこのうち②と④の深部の破壊すべりからしか放射されていない。これは各地への地震波到達タイミングから明らかである（図4）。そして海溝近傍での最大のすべりからはこのような地震波はあまり放出されなかった。これが東北沖地震の性質を決定づける二面性である。
東北沖地震は、浅部での静かだが大きなすべりと深部でのガタガタすべりの共存する現象であった。このことは今後の、沈み込むプレート境界での地震の発生パターンを予測する際の鍵をにぎる。基本的には、このすべりの性質の違いは境界面の摩擦特性と応力場の特徴を反映したものであろう。但し両者が互いに影響するかしないかで起きる地震の振る舞いは大きく異なる。東北沖地震は、深部のガタガタすべりが浅部の静かなすべりを誘発したかもしれない。
両方が存在したために全部まとめてみると普通の地震に見える点も奇妙である。（一方浅部の静かなすべりだけが起きた地震として知られているのが1896年明治三陸地震（マグニチュード8程度）、深部のガタガタすべりだけが起きる地震で有名なのは釜石沖で何度も起きている繰り返し地震、東北沖とは逆に浅部が深部を誘発したのが1994年三陸はるか沖地震、とその起こり方は多様である。）プレート境界の性質に対するこのようなイメージはこれまでにも漠然と考えていた研究者はいるだろうが、まだ十分理解されていない。今後重要な研究対象となるだろう。
●この研究は以下の資金により行われた。
科学研究費補助金（日本学術振興会）基盤研究(A) 23244090
科学研究費補助金（文部科学省）新学術領域研究 21107007
発表雑誌
S. Ide, A. Baltay, and G. C. Beroza, Shallow Dynamic Overshoot and Energetic Deep Rupture in the 2011 Mw 9.0 Tohoku-Oki Earthquake, Science (Express), 2011.
用語解説
注1 破壊すべり
地震は地下で岩盤にずれが生じるときに起きる。このずれは岩盤の破壊を伴いながらすべりが生じる現象であり、これを破壊すべりという。このすべりによって岩盤に蓄えられた力が解放される。↑
http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2011/12.html
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