Seismic Deformation and Landslide Assessment Using Iterative DInSAR Analysis of the 2022 Mw 6.1 Pasaman Earthquake in Indonesia
本研究は、反復観測差分干渉合成開口レーダ（IO-DInSAR）手法をマルチセンサ・ジオスペーシャルデータと組み合わせることで、インドネシアにおける2022年Mw 6.1パサマン地震によって引き起こされた前震および後震の垂直変位と地滑り活動の時系列的な進化を再構築し、構造的に活動的な地域における連鎖的な地震ハザードを監視するための本手法の有効性を実証するものである。
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地球は決して真に静止しているわけではない。私たちの足元では、構造プレートが互いに擦れ合い、地震と呼ばれる突然の激しい爆発的なエネルギーを蓄積している。インドネシアのような、これらの巨大なプレートが衝突する場所では、地面は単に揺れるだけでなく、しばしば地割れを起こし、傾き、移動する。このようなことが険しい山岳地帯で起こると、揺れによって土壌が緩み、二次災害として知られる地滑りによって地面が斜面を滑り落ちることがある。これらの事象は危険であり、人間の目が斜面を容易に監視できない遠隔地では予測が困難である。地形の奥深くで何が起きているのかを見るために、科学者たちはレーダーを備えた強力なツール、人工衛星を利用してきた。日光を必要とするカメラとは異なり、これらの衛星は地面に跳ね返って宇宙へと戻ってくるマイクロ波信号を送信する。時間の経過に伴うこれらの信号のタイミングを比較することで、研究者は地面が数ミリメートル単位で上下に動いたことを検出し、地震の前にある「地球のゆっくりとした目に見えない呼吸」と、その後に続く混沌とした変動を明らかにすることができる。
2022年初頭、西スマトラのパサマン地域をマグニチュード6.1の地震が襲った。この地域はすでに険しい山々と活断層があることで知られている場所である。揺れ自体は重大なものであったが、真の危険はその後、タラマウ山の斜面を数千もの地滑りが駆け下り、植生を埋没させたことで現れた。研究チームは、この出来事の前後で地面がどのように振る舞ったかを正確に理解するために調査を行った。彼らは単一の一時点の断片的なデータには頼らなかった。代わりに、「反復観測」と呼ばれる手法を用い、数ヶ月間にわたる一連のレーダー画像を連続的に取得することで、地面の動きの「映画」を構築した。垂直方向の真の動きを分離する技術を用いてこれらの画像を分析することで、彼らは地球の表面が驚くべき精度で隆起・沈降する様子を捉え、地震前の応力の蓄積と、その後の不安定化を追跡することができた。
研究者たちは、2月25日の地震に至るまでの数日間に注目した。一連のレーダー画像を精査する中で、彼らはある異常な現象に気づいた。本震が起こる数週間前から、将来の震央付近の地面に明確な変形パターンが現れ始めたのである。干渉縞（二つの異なる時期のレーディック信号を比較した際に現れる色彩豊かな帯）が、組織化され、強まり始めた。これらのパターンは地震の瞬間に即座に現れたのではなく、むしろ着実に成長していった。これは、破壊が起こるずっと前から地殻にエネルギーが蓄積していたことを示唆している。研究によれば、この震前変形は2022年1月の時点で既に確認されており、地震が発生する3期間前から観察されていた。この進行性の地面の不安定化は、地震がいかに予見されるかについての新たな視点を提供しており、激しいエネルギーの放出が起こるずっと前から、地球がその表面の動きを通じて微かな警告を発している可能性を示唆している。
地震が発生すると、焦点は事後へと移った。地面の揺れがタラマウ山の斜面を不安定にし、1,200ヘクタール以上を覆い尽くす一連の地滑りを引き起こした。この災害をマッピングするために、チームはレーダーデータと、可視光および近赤外線を捉える別の衛星による光学画像を組み合わせた。健全な植生は近赤外光を強く反射するが、裸の土や岩石はほとんど反射しない。この差を測定することで、研究者はどこで樹木が剥ぎ取られたかを即座に特定することができた。地面が滑り落ちた領域では、植生の健全性が劇的に低下し、データ上では暗く不毛なパッチとして現れた。この緑の被覆の喪失は、レーダー信号がコヒーレンス（干渉性）を失った領域と完璧に一致していた。つまり、表面が劇的に変化したため、衛星が次の画像で同じ地面の特徴を認識できなくなったのである。
研究チームはまた、堆積物がどの程度の速さで移動した可能性があるかも計算した。斜面の勾配と落下した物質の高さに物理法則を適用することで、彼らは滑り落ちる土砂の潜在的な速度を推定した。その結果、山の最も高く険しい部分では、堆積物が秒速237メートルに達する可能性があることが示された。この極端な速度は、特に土壌が自然に緩く地形が急峻な場所において、地震によって土壌の粘着力が失われたことによって引き起こされた。研究者たちは、激しい雨がしばしば地滑りを誘発するものの、データによれば2022年2月はその地域において年間で最も乾燥した月であったことを指摘した。この発見により、雨が主な原因ではないことが排除され、大規模な斜面崩壊を引き起こすには地震による揺れだけで十分であったことが裏付けられた。
測定の正確性を確保するため、チームは衛星由来のデータを常設観測所からの地上観測データと比較した。両者の数値は高い精度で一致しており、誤差は1センチメートル未満であった。この検証により、彼らの地面の捉え方が単なる理論モデルではなく、信頼できる現実の記録であることが確信された。研究は、反復的なレーダー分析と光学的な植生マッピングの組み合わせが、地震イベントの全ライフサイクルを理解するための強力な方法であることを結論づけた。それは、応力の緩やかな蓄積、激しい放出、そしてその後の地形の不安定化を捉えるものである。著者らは、異なる地質学的環境に対してこれらの手法を洗練させるためにはさらなる研究が必要であると注意を促しているが、彼らの研究は、地球の表面が連続した物語を語っていることを示している。地面の微細な変化を読み取る術を学ぶことで、科学者たちはいつの日か、災害が起こる前にその兆候を見出す能力を得て、地殻活動が活発な地域における準備と安全のための貴重な猶予時間を確保できるようになるかもしれない。
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