지진과 화산 분화

지진과 화산 분화

지진은  지하의 암반에 응력이 탄성 한계를 넘으면 파괴가 시작되면서 일어납니다. 따라서 지진을 예지 하기 위해서는 어느 정도 응력이 축척되었고, 또 지하에서 어떤 현상이 일어나고 있는지를 조사해야 합니다. 지각 변동의 관측은 응력의 축적을 조사하는데 중요합니다. 실제로 지진 예지를 목표로 한 이런 관측 이 일본 열도 전역에서 40년 이상 계속되어 오고 있습니다. 기상학에서는 날씨 변화를 예측하는 방정식이 있어서 관측하고 있는 현재의  기상요소를 입력하면 12시간 또는 24시간 후의 일기도를 그릴 수 있고 예상 일기도를 토대로 일기 예보가 이루어집니다. 그러나 지진학과 화산학에서는 현재의 관측 데이터를 사용하여 지진 발생 장소나 화산 분화 상태를 예측하는 방정식이 확립되어 있지 않습니다. 1990년대 들어와 지각 변동 관측 기술에도 큰 진전이 있었습니다. GPS가 도입됨으로써 보다 쉽게 또는 연속적으로 어느 지점의 위치를 수 센티미터에서 1밀리미터의 정확도로 파악할 수 있게 된 것입니다.  그 결과 지진 예지가 필요하다고 생각되는 지각 변동 테이터가 증가하고, 이들 데이터를 입력하여 종합적으로 해석하기 위해 방대한 기억 이 필요해졌습니다. 따라서 슈퍼 컴퓨터를 사용하여 이들 데이터를 토대로 지진을 일으키는 상태를 파악하려고 노력하고 있습니다.

지진과 화산 분화를 예지 하기 위해서는 여러 측정 기기를 설치하고 다양한 현상을 지속적으로 관측하는 것이 매우 중요합니다. 화산 분화 과학도 관측 데이터를 근거로 화산 내부의 상태를 예측합니다. 새로운 데이터를 추가함으로써  시시각각 변화하는 화산체 내부의 상태를 알 수  있습니다. 그리고 시간이 흐른 뒤, 혹은  며칠이 지난 후 상태를 예상하여 어디, 언제, 어떤 모습의 분화가 시작될지 예상합니다. 지표면 아래의 상태를 파악하는데 필요한 지하의 온도 데이터는 어느 화산에서도 충분하지 않습니다. 따라서 화산 분화 예지 과학의 확립은 먼 장래에는 어떤 모습일지 몰라도 10년 20년 내의 가까운 장래에는 실현이 힘들 것입니다. 

지진을 일으키는 상태를 알았다면 하루 또는 한 달 뒤 장의 상태를 예쌍 하고 그 상태로부터 어디서, 언제, 어느 정도의 크기의 지진이 발생할지 예측하는 것입니다. 지진 예지 과학 지진 예지 과학이라고 불리는 이런 방법이 지진 예지를 위한 정공법입니다. 그러나 학문적으로 장래 예측은 아직 미지의 분야이기 때문에 지진 예지가 어렵다고 이야기됩니다. 우수 산이나 사꾸라지마 같이 화산에 따라서는 연속적인 분화가 기록되어 있으므로 그 화산의 성징을 상당 부분 알고 있습니다. 획득한 데이터와 그 화산을 매일 관 착하고 있는 연구자의 경험에 따른 감으로 분화를 사전에 예측하는 것은 어느 정도는 가능해진 일이었습니다. 지진은 어떻게 예측하는 것일까요? 같은 크기의 지진이 같은 장소에서 같은 시간 간격으로 반복되며 일어난다는 모델을 고유 지진 모델이라고 합니다. 따라서 지진 발생 후 겨와한 시간이 반복 간격에 접근할수록  발생 가능성이 높아집니다. 이 모델은 본래 내륙의 활단층에 의해 발생하는 지진의 반복을 토대로  만들어졌습니다. 도카이. 난카이 지진에 이 모델을 적용해 보면 , 1707년 호에이 지진과 1854년 안세이 지진의 간격은 147년이며, 1946년 쇼와 지진까지는 92년입니다. 호에이 지진 쪽이 안세이 지진보다 지진의 규모가 크다고 생각이 되므로 시간 예측 모델이 타당성이 여기서 확인되는 것입니다. 문부과학성 지진 조사 위원회는 시간 예측 모델을  바탕으로 다음 도카이, 난카이 지진을 예상했습니다. 내륙의 활단층 지진에 시간 예측 모델이 타당한지 여부를 판단할 수 있는  데이터는 없습니다. 그러나 세계적으로 지진의 반복 데이터는 시간 예측 모델과 잘 맞는다고 하므로 확률 얘 측에 시간 예측 모델을 사용하고 있습니다. 많은 지진이 같은 장소에서 반복하며 일어납니다. 그래서 수십 년 정도의 매우 긴 시간 규모 안에서 예측이 가능합니다.  이런 예측을 위해서는 지진의 발생 간격에 관한 모델이 필요합니다.  모델 가능한 대척점을 이루고 있는 것이 '지진의 반복 간격은 일정하다입니다.'  모델과 ' 지진의 반복 간격은 규칙성이 전혀 없다'는 모델입니다. 그러나 실제 대지진은 어느 쪽도 아니므로 예측을 위해서는 시간 예측 모델 같은 다른 모델을 생각할 수 있습니다. 그러나 도카이, 난카이 지진은 반복 간격이 불규칙하므로 실제로는 고유 지진 모델로 설명할 수 없습니다. 따라서 이를 설명하기 위해서는 시간 예측 모델을  고안하게 되었습니다. 시간 예측 모델에서는 지진 발생 직전의 단층 파괴 강도가 언제나 일정하다는 것으로 봅니다. 변위량이 크다는 것은 에너지 감소가 크다는 것으로서 , 감소된 에너지가 파괴강도까지 다시 축적되는데 그만큼 긴 시간이 걸립니다. 따라서 큰 지진 뒤에는 다음 지진까지는 간격이 길고, 작은 지진 뒤에는 간격이 짧아져 전회 지진에서의 변위량과 시간 간격이 비례하게 됩니다. 즉 전회 지진의 변위량을 알 수 있다면 다음 지진의 발생 시간을 예측할 수 있게 됩니다. 도카치  앞바다 지진과 난카이 지진 등 판 경계에서 발생하는 지진에 대한 모델로 적용되고 있습니다. 특히 난카이 지진은 과거의 기록을 통하여 100년 간격으로 반복되고 있는 것을 알 수 있습니다. 이렇게 반복이 정확하게 알려져 있는 것은 일본의 지진입니다. 한편, 내륙 지진의 반복 간격은 팡 경계의 해구형 지진에 비하여 10배 이상인 것으로 알려져 있습니다. 따라서 활단층 조사를 토대로 지진이 무작위로 발생하는 것이 아니라는 규칙성을 갖고 있다고 생각할 수 있습니다.