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| − | {{Otheruseslist|'''理工学的震度'''|[[日本]]において一般に「'''震度'''」と呼ばれる[[地震]]の揺れの強さ|気象庁震度階級}}
| + | '''震度'''（しんど、{{lang-en-short|seismic coefficient}}） |
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| − | 地震における'''震度'''（しんど、{{lang-en-short|seismic coefficient}}）とは、[[地震動]]の強さを表す尺度を言う。工学的震度という場合、主に地震動の[[加速度]]を言う。
| + | ある場所の地表のゆれ（地震動）の強さの程度。日本では 1884年，[[気象庁]]が観測を開始。人や建物に対する影響の大小によって区分され，[[地震計]]に記録されるが人体には感じられない程度を震度0（無感），静止している人や特に注意深い人にだけ感じる程度を震度I（微震），以下震度II（軽震），震度III（弱震），震度IV（中震），震度V（強震），震度VI（烈震）とし，家屋の倒壊が 30%以上に及び，[[山崩れ]]，地割れ，[[地震断層]]などを生じる場合を震度VII（激震）とした。1991年から震度計を設置し始め，それまでの体感および現地調査による観測から客観的かつ迅速な体制へと移行。1996年10月以降，[[計測震度]]を四捨五入して整数値としたアラビア数字の震度階級を使用するようになった。震度5は 5弱と 5強に，震度6は 6弱と 6強に分けられ，微震，軽震などの表現をなくした 10階級になった。アメリカ合衆国やヨーロッパでは 12階級の MM震度階（改正メルカリ震度階 modified Mercalli scale）が一般に使われる。また震度を国際的に統一するためにつくられたものに MSK震度階がある。なお，[[マグニチュード]]は[[震源]]での規模を表す。 |
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| − | == 工学的震度 ==
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| − | 地震動の強さを表す尺度として[[気象庁震度階級]]は便利なもので一般にも広く普及しているが、当初は個人の主観に頼って階級判断されていたこともあり、客観性のある尺度としては不十分なものであった。そのため、建築物の耐震設計などをするにあたっては科学的に正確な尺度として用いることができず、別途地震動の強さを表す工学的定義が必要となる。現在においては以下の加速度による定義（佐野震度）がよく用いられている<ref>[[#大崎(1983)|大崎(1983)]] p.49</ref>。
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| − | === 佐野震度（Sano's seismic coefficient） ===
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| − | [[1916年]]（[[大正]]5年）に、[[佐野利器]]は著書『家屋耐震構造論』の中で、耐震計算をするための尺度として、地震動の強さは地震波の最大加速度 α に比例するものと考えα の重力加速度 g（= 980 Gal）に対する比 K を'''震度'''（seismic coefficient）と名付けた（佐野震度）<ref>[[#武藤(耐震設計1)|武藤(耐震設計1)]] pp.1-2、[http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/book/11-17-2/pdf/chapter15.pdf １５耐震設計と今後の課題]</ref>。現在においては'''工学的震度'''とも呼ばれる<ref>[[#大地(1984)|大地(1984)]] p.13</ref>。
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| − | : 佐野震度 <math> K = \alpha / g </math>
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| − | 地震動による水平加速度 α<sub>h</sub>、鉛直加速度 α<sub>v</sub> が問題となるときは、
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| − | : <math>K_h = \alpha_h/g \ ,\ K_v = \alpha_v /g </math>
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| − | とし、それぞれ'''水平震度'''（horizontal seismic coefficient）および'''鉛直震度'''（vertical seismic coefficient）と呼ぶ。なお、耐震設計においては基本的に水平震度が問題となる<ref>
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| − | 例えば、構造計算法の中の許容応力度計算（一次設計）では、地震力を決める係数のひとつとして標準せん断力係数Coを用いており、通常0.2、軟弱地盤における木造建築物では0.3とされていて、それぞれおよそ水平震度0.2、水平震度0.3に相当する（厳ｇ密には地域係数、振動特性係数など他の係数も関係するため若干異なる）。建築物の地上階の設計においては、[[1981年]]以前の法令で『水平震度』が規定されていたが現行法令上は標準せん断力係数がこれを代替している。地下階の設計においては法令上も『水平震度』が登場する。ここでいう水平震度0.2は水平加速度0.2g=約200[[ガル]]に相当する。
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| − | なお、耐震基準で定める一次設計水平震度0.2を超えると建物は損傷を起こし始め、二次設計水平震度1.0を超えると倒壊が始まるとされる。こう考えると1000ガル程度の地震で建物が倒壊するように聞こえるが、実際の地震では[[表面最大加速度|最大加速度]]は一瞬にしか現れないので、通常はこの数倍の最大加速度の地震に耐えることができる。ただし、卓越周期（その建物を揺らした地震動の周期をスペクトルで表した時に大きな値をとる周期）が[[固有振動|固有振動周期]]に近い地震動ではこの限りでない。</ref>。
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| − | この震度概念の導入は、物体が地震動を受けることによってかかる力（地震力）の算出を簡明にした。
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| − | いま、（質量ではなく）重量 W [[重量キログラム|kg重]] の物体が α Gal の地震動を受けたとする。このとき、物体の質量を m とすると、ニュートンの運動方程式から地震力 F は
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| − | : <math>F = m \ \alpha </math>
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| − | となる。ここで、重力加速度は地球上ではほぼ一定の g であることから m = W/g となるので、
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| − | : <math>F = m \ \alpha = \frac{W}{g} \alpha</math> = <math>\left( \frac{\alpha}{g} \right) W = K W</math>
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| − | が導かれる。
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| − | すなわち、重量 W [[重量キログラム|kg重]]の物体が震度 K の地震動を受けるとき、地震動の方向に
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| − | : 地震力 F = KW (単位：[[重量キログラム|kg重]])
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| − | を受けることとなる。
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| − | === 他の工学的な震度（速度によるもの） ===
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| − | 一般には地震の強さは地震はの加速度に比例すると考えられ、主に工学的震度（佐野震度）K が用いられているが、震害の大きさは一概に工学的震度 K に比例するわけではないこともあり、他にも定義が存在する<ref>[[#大地(1984)|大地(1984)]] p.15</ref>。
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| − | ; ハウスナーのスペクトル強度（SI, Spectral Intensity）
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| − | : ハウスナー（G.W. Hausner）は、地震の強さを測る強度として、応答速度スペクトル<ref>建物を揺らす地面の地震動を速度の周期分布で表現したのが速度表面スペクトルである。これに対し、地震動に呼応して建物自体が揺れる振動を速度の周期分布で表現したのが応答速度スペクトルである。一般的に前者よりも後者の方が大きな速度値をとり、またピーク周期も異なるため、建物被害を考える上では後者の方が重要。</ref>と呼ばれるものを周期 0.1 secから2.5 secの間で平均し
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| − | :: SI([[メートル毎秒|cm/s]]) = <math>\frac{1}{2.4}\int^{2.5}_{0.1}S_v dT</math>
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| − | : という量を定義し、これをスペクトル強度（SI, '''S'''pectral '''I'''ntensity）と名付けた<ref>ただし、固有周期2.5秒を超えるような[[長周期地震動]]はSI値の定義外のため、被害との相関性が低くなる。
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| − | </ref>。
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| − | == 震度階級 ==
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| − | [[Image:Peru Quake Aug 15-2007.jpg|thumb|200px|right|[[ペルー地震 (2007年)|2007年のペルー地震]]の震度分布図。改正メルカリ震度基準でUSGSの推定によるもの。]]
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| − | 地震動の強弱を表す尺度としては'''震度階級'''（seismic intensity scale）または単に'''震度階'''と呼ばれるものもある。それぞれ揺れの違いがある10前後のレベルで表現され、世界では地域により定義の異なるいくつかの震度階級が用いられている。現在の日本では[[気象庁震度階級]]が使われており、日本では一般的にこれを「震度」と呼ぶ。なお、震度階級と工学的震度（佐野震度）の強さは一概には比例しない。
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| − | === 震度階級の性質 ===
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| − | 震度階級は、[[断層]]破壊で放出されるエネルギーの大きさを表す[[マグニチュード]]（地震のエネルギーの規模）<ref>マグニチュードは「地震のエネルギー規模」を表すもので、マグニチュードが大きくなれば最大震度も比例する形で大きくなるが、逆に同じマグニチュードでも最大震度の差異を生じることもある。小さな揺れが広範囲に渡ったり、長時間揺れれば、マグニチュードは相対的に大きくなる。これに対して、震度は実際の揺れの測定値であり、地震の発生源が浅ければ（地表に近ければ）、マグニチュードが小さくても最大震度が大きくなる場合もある。震度は地震動の強さを表し、1つの地震につき場所によって多数の値をとる（後述の「最大震度」だけは1つの地震につき1つの値をとる）。
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| − | </ref>とは異なり、観測する地点によって全く異なる。なお、マグニチュード（規模）が大きな地震ほど、最大震度階級も比例する形で大きくなる関係にある。震源が浅い直下の地震では、マグニチュードの値と気象庁震度階級の値がほぼ同じ数値になることが経験的に知られていて、例えばマグニチュード4程度の地震では最大震度はおおむね4以下（計測震度4.5未満）となることが多い。ただし、地盤の固さや震源の深さなどにより、最大震度は比例関係から外れ大きくなる場合がある。その地震によって各地で観測されたうち、最大の震度階級を'''最大震度階級'''（maximum seismic intensity scale）という<ref>報道における「震度○の地震」という表現は、「その地震の最大震度階級」を意味する場合と、「その地震における、ある地点の震度階級」を意味する場合があり、最大震度階級を容易に特定できない場合もあるため、注意を要する。</ref>。
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| − | 原則として、震度階級は震源（震央）からの距離に逆比例し、震源から遠いほど震度階級は小さくなる<ref>厳密には震度階級は震央からの距離に逆比例し、震央からの距離が同じ地震でも、震源の深さが深くなるほど、同じ地点でも震度階級は小さくなる。なお、日本付近の約100kmより深い太平洋プレートで発生する[[深発地震]]の中には、プレートの重なりの原因の[[異常震域]]のため、震央で揺れが小さいにもかかわらず東北地方や関東地方の太平洋岸で揺れが大きくなる事例がしばしば見られる。
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| − | </ref>。最大震度階級は震源の直上である震央付近となるのが普通で、震度階級の広がりを地図上に表すと同心円に近い分布をとる<ref>ただし、主に地表付近の地盤の固さや地下の[[テクトニクス]]構造（[[プレート]]の重なりの構造）の違いが揺れを増幅させたり減衰させたりして、震度階級が周囲より大きくなった小さくなったりすることがある。これが顕著なところを[[異常震域]]ということがある。</ref>。
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| − | === 震度階級の種類 ===
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| − | 震度の階級表は国際的に統一された標準的な規格はなく、それぞれの国や地域が採用したいくつかの指標がある。主な海外で使用されている震度階級としては以下のようなものがある。なお、それぞれの震度階級の間で、数式などを用いて対応関係を示すことは難しい。また同じ震度階級でも機関によって運用や基準が異なり、単純に同じとはみなせない場合がある。各国の気象機関で公式に使用する震度を定めていないところも多いが、メルカリ震度階級を使用するところが多い。
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| − | ; [[気象庁震度階級]]
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| − | : 日本の気象庁震度階級は、現在では機械による計測値、いわゆる「計測震度」を使用しており<ref>なお、震度の定義は何度か改定されている場合が多く、研究資料として用いる場合の連続性が問題となる場合がある。気象庁震度階級を例にとれば、計測震度が導入された[[1996年]][[10月1日]]の改正前後で大きな差がある。また[[気象庁震度階級]]は観測点数が[[1990年代]] - [[2000年代]]にかけて急増し観測密度が高くなったため、震度の統計には補正が必要である。
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| − | </ref>、デジタル震度計が観測した計測値を10段階に換算して[[気象庁]]が発表している<ref>ただし、計測震度の採用前年の[[1995年]][[1月17日]]に発生した[[兵庫県南部地震]]（[[阪神・淡路大震災]]）や、[[2011年]][[3月11日]]に発生した[[東北地方太平洋沖地震]]（[[東日本大震災]]）では、その後の現地調査や家屋倒壊の状況などによって震度が修正されることがある。</ref>。また、気象庁は地震や津波の早期周知のため、地震発生数分以内に報道機関などに震度を含めた[[地震情報]]を発表している。震度3以上の場合は[[都道府県]]を数個に区切った地域ごとの震度、そののちに地点ごとの震度という形で段階的に詳細な情報が発表される。大規模な地震では、その後にデータを詳細に分析するなどして、推計震度分布図も作成される<ref>なお、[[アメリカ地質調査所]]（USGS）も、既知の地盤強度データをもとに推計震度分布を発表している。</ref><ref>ちなみに、現在までの計測の最大は[[熊本地震 (2016年)|平成28年熊本地震]]（本震）で[[熊本県]][[益城町]]で観測された計測震度6.7の震度7である。</ref>。なお、[[日本]]以外の多くの地域では、[[加速度計]]や[[地震計]]といった機械のデータも参考にされるが、主に人体感覚や被害の程度などを総合的に勘案して、人が判定している。日本でも1996年9月までは、気象台の職員が、体感や被害などから判定していた。
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| − | ; {{仮リンク|ロッシ・フォレル震度階級|en|Rossi–Forel scale}}
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| − | : ロッシ・フォレル震度階級は、[[1873年]]ごろに出てきた地震の強さをIからXの10階級に分類した震度階級である。Xの適用範囲が広すぎること、ヨーロッパの生活を基にした基準であり、メルカリ震度階級が出てきたこともあり、次第に使用されなくなった。
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| − | ; [[メルカリ震度階級]]
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| − | : メルカリ震度階級はロッシ・フォレル震度階級から発展したもので、1902年ごろに出てきた13階級からなる震度階級表である<ref>[[#大崎(1983)|大崎(1983)]] p.48</ref>。後に何度か修正が重ねられ、メルカリ・カンニーニ・シーベルグ震度階級（Mercalli-Cancani-Sieberg intensity scale、MCS scale）が提案され、1931年にはメルカリ・ウッド・ニューマン震度階級（Mercalli-Wood-Neuman intensity scale、MWN scale）となり、現在ではIからXIIの12階級からなる修正メルカリ震度階級（Modified Mercalli intensity scale、MMI scale）という。[[アメリカ合衆国|アメリカ]]、[[大韓民国|韓国]]などの国で使われている。
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| − | ; [[メドヴェーデフ・シュポンホイアー・カルニク震度階級]]
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| − | : メドヴェーデフ・シュポンホイアー・カルニク震度階級は、ヨーロッパでは日本の[[気象庁震度階級]]とも修正メルカリ震度階級とも異なる別のものを使用している国があり、国際間の情報交換に都合が悪かったことから、国際的に統一した震度階級として提案されたIからXIIの12階級からなる階級表である。[[1964年]]の会議の議題となったが結局見送りとなり国際的な統一とはならなかった<ref>[[#大崎(1983)|大崎(1983)]] pp.48-49</ref>。[[独立国家共同体|CIS]]諸国、[[東欧]]諸国、[[イスラエル]]、[[インド]]などで使われている。
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| − | ; {{仮リンク|中国震度階級|en|China seismic intensity scale}}
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| − | : 中国震度階級は、[[1980年]]ごろに出てきた（[[1999年]]改正）[[中華人民共和国]]で使われるIからXIIの12階級からなる震度階級表である。
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| − | ; {{仮リンク|ヨーロッパ震度階級|en|European macroseismic scale}}
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| − | : ヨーロッパ震度階級は、ヨーロッパ地震学委員会によって[[1988年]]ごろに提案され、[[ヨーロッパ]]各国で1から12までの12階級からなる震度階級表である。
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| − | ; 中央気象局震度階級
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| − | : 中央気象局震度階級は、[[台湾]]の[[中央気象局]]が[[2000年]]から[[1996年]][[9月30日]]以前の旧・気象庁震度階級を参考にした0から7の8段階の震度階級である<ref>[http://scman.cwb.gov.tw/eqv5/eq100/100/035.HTM# 地震百問 何謂震度?] - 台湾中央気象局</ref><ref>[http://www.cwb.gov.tw/V6e/seismic/quake_preparedness.htm TIPS FOR EARTHQUAKE PREPAREDNESS AND RESPONSE] - 台湾中央気象局{{En icon}}</ref>。
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| − | == 脚注 ==
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| − | {{脚注ヘルプ}}
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| − | {{Reflist}}
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| − | == 参考文献 ==
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| − | * {{cite book | 和書 | title=地震と建築 | author=[[大崎順彦]] | year=1983 | series=岩波新書 | publisher=[[岩波書店]] | ref=大崎(1983) }}
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| − | * {{cite book | 和書 | title=耐震計算法入門 付・マイコンによる計算プログラム | author=[[大地羊三]] | publisher=[[鹿島出版会]] | year=1984 | ref=大地(1984) }}
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| − | * {{cite book | 和書 | title=耐震計算法 | author=[[武藤清]] | series=耐震設計シリーズ | publisher=丸善 | year=1963 | ref=武藤(耐震設計1) }}
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| − | == 外部リンク ==
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| − | * [http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/shindo/index.html 気象庁 | 震度について] {{ja icon}}
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| − | * [http://www.bousai.go.jp/oshirase/h17/yureyasusa/index.html 表層地盤のゆれやすさ全国マップ（内閣府）] {{ja icon}}
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| − | * {{PDFlink|[http://www.zisin.jp/pdf/nf-vol9.pdf 社団法人日本地震学会：なゐふる：vol.9]}} {{ja icon}} - （日本における震度の歴史）
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| − | * [http://www.cive.gifu-u.ac.jp/lab/ed2/kensaku/motomekata.html 震度の歴史と求め方] {{ja icon}} - [[岐阜大学]]地震工学研究室
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| − | * [http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/book/11-17-2/ 兵庫県南部地震緊急被害調査報告書（第2報）] {{ja icon}}
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| − | {{Earthquake}}
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| | + | {{テンプレート:20180815sk}} |
| | {{DEFAULTSORT:しんと}} | | {{DEFAULTSORT:しんと}} |
| | [[Category:震度階級|*]] | | [[Category:震度階級|*]] |
| | [[Category:建築構造]] | | [[Category:建築構造]] |