今回、千葉市直下の深さ７４ｋｍで２００３年１０月１５日に発生した地震、および、勝浦市直下の深さ約７０ｋｍで２００３年９月２０日に発生した地震に対して、三次元地震動シミュレーションを実施して、強震観測記録と比較することにより速度モデルの妥当性について検討した。

今回の目的は、強震観測データを使って作成した深部の地下構造モデルの妥当性を検証することにある。このため、使用する地震は、多くの観測点で低周波成分を含む記録が得られ、かつ、震源が単純に点震源近似できるサイズ（マグニチュード５程度）が望まれる。さらに、伝播過程の影響を受けない千葉県地域周辺で発生し、かつ、震源の深さが比較的浅く、盆地表面波が強く生成されているものが望ましいことから、これらを考慮して、２００４年までに強震観測網で得られた地震記録の中から上記２つの地震を選択した（表１）。

先の「２−２三次元地下構造モデルの作成」においては、より真実に近い５層地下構造モデルを作成したが、三次元シミュレーションに使用するモデルは、表層（０−２ｋｍ／ｓ層）を減らして４層モデルとし、かつ、各層の物性値は一定としてモデルを単純化した。その理由として、三次元シミュレーションでは、不均質性の大きい極浅部構造の取り扱いは、表層部の地質構造が複雑でわかっていないため三次元モデルへ展開する上で困難であること、今回の仕様・目的が深部の地下構造モデルの作成であること、および、計算機（メモリー）の能力上困難であること、から解析される周期範囲をやや長周期帯域に絞り込んで計算した。今回、波形計算の有効周期（下限）は２秒とした。この理由は、当該地域の表層地盤が不均質で、物性値、地質構造、分布状況などが十分に解明されていないことから、現状では周期２秒程度以下の周期の波形を再現するのは困難であると考えられたためである。ただし、Ｓ波実体波については１秒程の周期まで有効と考えられる。

図３に、千葉県地域地域のシミュレーションに用いた地震と、三次元シミュレーションの計算範囲を示す。計算範囲は、東西５５ｋｍ、南北７７ｋｍの矩形に設定した。図１０に、三次元シミュレーションで使用するモデルを鳥瞰図で示す。表５には、Ｆ−Ｎｅｔのメカニズム決定に用いられている一次元モデル（福山、ほか、１９９８）を示す。表６には、三次元解析に用いた速度構造モデル（千葉県中央部地域）を示す。

表９には、三次元シミュレーションに使用した数値計算スキームを示す。三次元波動場計算では、地下構造モデルは三次元、震源は点震源として計算する。数値分散を抑えながら効率良く計算を行うために、グリッド間隔を深度方向に変化させることのできるスキーム（ｖａｒｉａｂｌｅ ｇｒｉｄ ｓｐａｃｉｎｇ 型）を採用した（Ｐｉｔａｒｋａ， １９９９）。独立行政法人防災科学技術研究所の広帯域地震観測網による手動メカニズム決定で得られた地震モーメント推定値を基に点震源における振幅を与え、震源メカニズムは、方位角（ｓｔｒｉｋｅ）、傾斜角（ｄｉｐ）、すべり角（ｒａｋｅ）で与えた。震源時間関数（モーメント速度関数）は、三角型で与えた。震源継続時間は、試行錯誤により適切な値を与えた。水平方向のグリッド間隔は２００ｍ、深度方向のグリッド間隔は５０〜５００ｍの可変で設定した。数値分散（グリッド分散）による数値誤差を考慮すると、数値計算結果が１０％以下の誤差範囲に収まり信頼できる周期範囲は、概ね２秒（表面波は２秒、Ｓ波実体波は１秒程度）となる。粗い精度（振幅を２倍、半分以内の整合）で波形合わせを議論する場合は、１秒程度までの周期の計算結果が有効であると考えられる。

内部減衰については、Ｇｒａｖｅｓ（１９９６）に従って、Ｑ値（周波数の１乗に比例）を計算している。ここでは、中心周期とみなされる周期１秒におけるＱ値を与えている。Ｑ値については、シミュレーションの試行錯誤の後、いずれのモデルについても、下総層群相当層から三浦層群相当層までの堆積層は一様に５０、保田層群相当層は１００、基盤岩は２００を与えた。また、密度、Ｐ波速度については、既存資料に基づいて表４のように設定した。地表境界には応力がゼロになるように自由境界を与えて，残る３つの境界には、Ｃｅｒｊａｎ， ｅｔ ａｌ−（１９８５）に基づく方法を与えた。標高変化については、計算に考慮されていない。