次の地震観測点は、どこに置けばいいのか。

要旨— 器械だらけの国の、見えていない場所

日本には地震の観測点が異常に多い。国土地理院のGNSS観測網だけで全国1,300点以上、南海トラフ周辺に限っても768点が動いている。

それなのに、南海トラフの浅いところ——津波を出す側、1944年と1946年に割れた側——は、いまも直接は見えていない。観測点が全部、陸の上にあるからだ。震源域は100km以上沖にある。

そこで、逆から聞いてみた。次の1点をどこに置けば、一番効くのか。

答えは地図になった。そして途中で、もっと身も蓋もないことが分かった。陸に10点足しても、ほとんど何も増えない。海に1点出せば、その23倍から116倍が一気に入る。

器械の数ではなく、器械と海溝の距離で決まっていた。

方法— 「決まっている量」を数える

「その場所を足すとデータによく合うか」では測れない。まだ取っていないデータには、どんな場所でも合ってしまう。

プレートの動き

56枚のプレートの回転（NNR-MORVEL56）から、海溝で年何ミリ沈み込むかを計算する。論文の公表値と最大0.32mm/年で一致することを確認済み。

断層の形

米国地質調査所の Slab2。沈み込む板の深さと傾きが、全世界0.05度刻みで公開されている。

地面の伸び縮み

断層が1m滑ったとき地表がどう動くかは、Okada (1985) の弾性解で計算できる。2011年東北地震の実測変位と、方位で3度以内まで合うことを確認した。

効きの指標

分解能行列。データが実際に決めているパラメータ数を数える。幾何だけで決まるので、何も建てる前に計算できる。ここが肝で、候補1点あたり行列演算1回、数百点を数秒で掃ける。

使ったデータは全部公開されている。海底の観測データは海上保安庁が誰でも落とせる形で出している——登録も要らない。これが世界で唯一だと後で分かる。

陸の観測点は、もう効かない— 768点と667点の話

まず現状を測った。いまの観測網が、界面の何割を決めているか。

南海とカスカディアを見比べてほしい。陸上の観測点は768と667で、ほぼ同じ数だ。それなのに浅部の分解能は52%と21%、倍以上ちがう。

差は海底19点しかない。

9つの沈み込み帯で相関を取ると、はっきりする。陸上観測点の数との相関は +0.70。海底観測点の数とは +0.84。そして最寄りの観測点の下でスラブが何km の深さにあるか——つまり器械が海溝にどれだけ近いか——との相関が −0.72（浅いほど良い）。

陸上局を数えても、ほとんど何も分からない。

足すなら、ここ— 触ってみてほしい

候補を0.3度刻みで海に並べ、1点ずつ「足したら分解能がいくら増えるか」を計算した。濃いマスほど効く。

南海トラフの1位は 30.8°N 132.4°E。日向灘にある既存局（HYG1・HYG2）より、さらに南。ここは走向方向の分解能が0.174と、全体で最も低い区域だった。

日本海溝の1位は 40.7°N 144.3°E。三陸沖の北。既存の6点は 38.1〜38.9°N に固まっていて、39°N より北には1点もない。

「モデルの端っこを埋めているだけでは？」を疑って確認した。端の分解能0.379に対して内部0.408、ほぼ同じ。人工物ではなく、本当に見えていない場所を指している。

海1点は、陸10点の何倍か

比べるために、海岸沿いに新しい陸上局を10点足す場合も計算した。

南海トラフ

沿岸に陸上10点 → 改善 0.028 ／ 最良地点に海底1点 → 改善 0.647。23倍

日本海溝

沿岸に陸上10点 → 改善 0.008 ／ 最良地点に海底1点 → 改善 0.956。116倍

陸上局の追加がほぼ効かないのは、性能が悪いからではない。すでに十分密で、どれも同じものを見ているからだ。同じ角度から見る目をいくら増やしても、見えない裏側は見えない。

日本海溝は、6点に乗っている— 抜いてみた結果

逆もやった。いまある観測点を1つずつ抜いて、何が失われるかを測る。

1点抜いたときの損失を比べると、海底1点は陸上局の388倍（南海）／1272倍（日本海溝）にあたる。そして価値の高い上位は、両方の帯で全部が海底局だった。日本海溝の上位6局は KAMN・FUKU・KAMS・MYGI・MYGW・CHOS——存在する海底局6点、そのものだ。

価値の低い順に切っていくと、こうなる。

南海トラフ

787点のうち141点で95%を保てる

日本海溝

194点のうち18点で95%。最後まで残る12点は海底6点すべて＋陸上6点

日本海溝の浅い側の情報は、実質6つの海底局に乗っている。

結論— 分解能は、数ではなく距離で決まる

9つの沈み込み帯を同じ物差しで測って出てきたのは、拍子抜けするほど単純な話だった。

観測点をいくつ持っているかは、ほとんど効かない。効くのは器械が海溝にどれだけ近いか。そして海溝は海の下にあるので、近づくには船を出すしかない。

これは資金の話であると同時に、地理の話でもある。日本が界面の真上に器械を置けるのは、南海トラフが沖合100kmで、かつ国が豊かだから。チリの海溝も同じくらいの距離にあるが海底局はゼロ。アリューシャン列島には、そもそも立つ陸がほとんどない。

調べていて一番意外だったのは、これだ。公開されている海底測地アレイを持っているのは、世界で日本だけだった。9帯の表で日本の2つが飛び抜けて見えるのは、地球の性質ではなく、観測の偏りだった。

そして日本海溝は、その日本の中で一番遅れている。

で、いくらかかるのか— 調べたら、公表されていた

最初は「金額は公開されていないので触れない」と書くつもりだった。論文はどれも「costly」「高コストゆえに観測頻度が低い」と繰り返すのに、金額は一度も出てこない。実際、海底地殻変動観測を独立の費目として持つ予算書は見つからない。

でも政府調達の落札結果は、件名も金額も公表されている。探したらあった。

海底音響基準局 4台買入

17,776,000円（令和6年7月11日落札／海洋電子株式会社）

海底音響基準局 2台買入

8,085,000円（令和6年12月9日落札／同社）＝1台あたり約404万円

海底地殻変動観測装置 1式買入

69,960,000円（令和6年11月29日落札／同社）＝船に載せる側の装置。観測点ごとではなく共用

そして観測点1つに何台使うかは、この観測網のデータ論文にはっきり書いてある。「At each site, seafloor unit usually consists of four transponders array」（Yokota et al. 2018）。水深と同じくらいの半径の円周上に、4台。

つまり「4台買入 17,776,000円」は、ちょうど観測点1点ぶんの調達だった。

日本海溝の浅い側は、いま18%しか決まっていない。それを最も効率よく動かす一手が、機材費1,780万円で買える。ヘリコプター識別装置1式（同じ入札一覧に並んでいた）が8,635万円だったことを思うと、桁がちがう。

高いから置けない、という話ではなさそうだった。

ただしここで止める。分かったのは機材費だけで、設置と年数回の観測にかかる船の費用は、いまも分離できない。海洋情報業務の「航空機及船舶運航費」に一括で入っていて、観測点あたりに割れない。論文が「costly」と書くとき指しているのは、たぶん機材ではなくこちらだ。

なので「1点あたり総額いくら」は、まだ言えない。効きの大小は幾何だけで決まるので計算できた。費用対効果は、船の内訳が出ないかぎり出せない。ここは分けておく。

ネタもと— 一次資料とライセンス

海底地殻変動観測（GNSS-A、27点）

海上保安庁 海洋情報部。CC BY-NC 4.0（非商用）。Yokota, Ishikawa & Watanabe (2018) Sci. Data 5, 180182

プレート角速度

NNR-MORVEL56 — Argus, Gordon & DeMets (2011) G³ 12, Q11001。境界は Bird (2003)

沈み込み面の形

Slab2 — Hayes et al. (2018) Science 362, 58–61（USGS）

陸上GNSS速度場

MIDAS — Blewitt et al. (2016) JGR 121, 2054。Nevada Geodetic Laboratory。日本の局は国土地理院GEONET由来

弾性変形・海岸線

Okada (1985) BSSA 75, 1135 ／ Natural Earth（パブリックドメイン）

調達金額

海上保安庁「入札・落札等の状況（一般競争）」令和6年度。機42・機101・特機24086 の各入札結果。1観測点あたりの台数は Yokota et al. (2018) の記載による