両地点は約５００ｍ離れているが、ＡＩＣＨ０４地点もＯ−３地点の調査アレー範囲内にあり、深度３００〜３７０ｍにかけて速度値に若干の違いが見られるものの、ほぼ同様の速度構造となっている。これらのＳ波速度構造から、Ｓ波の鉛直入射による理論増幅特性を求めるためには、各層の層厚、Ｓ波速度値のほかにＱ値が必要となる。そこで、まず、ＡＩＣＨ０４の地表と地中（ＧＬ−１０５５ｍ）での地震観測記録を用い、ＡＩＣＨ０４の速度構造による地中の観測波形に対する地表の理論波形が、観測波形と一致する各層のＳ波のＱ値（Ｑｓ）を、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）によるインバージョンにより求めた。

用いた地震記録は、３．５節で述べたＥＱ−１（２０００／１０／６鳥取県西部地震）のＮＳ成分、ＥＱ−２（２０００／１０／３１志摩半島の地震）とＥＱ−４（２００１／２／２３浜名湖の地震）のＮＳ、ＥＷ成分である。

図６−２−３に地中の各観測記録波形および地表の観測波形（黒線）とインバージョンの結果求められた理論波形（赤線）との比較を示す。また、それぞれの地震・成分ごとに求められたＱｓ値の層分布を図６−２−４に示す。

地表の観測波形に対する理論波形の一致度は短周期成分であまり良くないが、比較的長い周期成分は良い一致度を示している。参考に、図６−２−５に、４ Ｈｚからのハイカットフィルターを施した時の地中の波形および地表の理論波形と観測波形（フィルター波形）を示す。

このようなインバージョンにより各地震・成分について求められたＱｓ値は、第１〜４層（Ｖｓ １９０〜６１０ｍ／ｓの深度３００ｍまでの層）についてはほぼ同程度の値が得られた。一方、それ以深の、第５層（Ｖｓ２４００ｍ／ｓ）ではバラツキが大きく、最下層（Ｖｓ３３００ｍ／ｓ）ではバラツキはそれほど大きくない（７０〜８０）ものの、いくぶん小さな目な値となった。なお、求められた各層のＱｓ値の信頼性については、今後、感度解析等により検討する必要はある。

各速度層ごとに求められた５つのＱｓ値の平均値を以って、それぞれの層のＱｓ値とした。各層のＱｓ値とＳ波速度値は、表６−２−１に示すとおりである。

表６−２−１　各層のＳ波速度値とインバージョンにより求められたＱｓ値

さらに、表４−５−１に示されている層区分を考慮し、Ｓ波速度値を８段階に区分けして、ここで得られたＳ波速度値とＱｓ値の関係から外挿して各速度区分ごとのＱｓ値を、表６−２−２に示す値とした。

表６−２−２　Ｓ波速度区分ごとのＱｓ値

以下のＳ波の理論増幅特性の計算においては、各Ｓ波速度層のＱ値はその速度値に応じて、表６−２−２のＱｓの値を用いた。図６−２−６に、ＡＩＣＨ０４地点のＰＳ検層結果とＯ−３地点の微動アレー探査結果によるそれぞれのＳ波速度構造に対するＳ波の理論増幅特性を示す。

図６−２−６　ＡＩＣＨ０４地点とＯ−３地点の速度構造によるＳ波の理論増幅特性

高次のピーク周期と増幅率の値に若干の違いが見られるが、両者の増幅特性は、概略的には同様の特性と見なせるものと考えられる。

一方、前述したように、Ｋｉｋ−ｎｅｔのＡＩＣＨ０４観測点では地表（ＧＬ−０）と深度１０５５ｍの地中（ＧＬ−１０５５）で地震観測が行われている。既存資料として収集した同地点の観測記録を用い、フーリエスペクトル解析により求めたＧＬ−０のスペクトル或いはＧＬ−１０５５に対するＧＬ−０のスペクトル比（ＧＬ−０／ＧＬ−１０５５）と上述の増幅特性との比較により、地下構造モデルの妥当性の検討を行った。増幅率は基盤への入射波に対する地表での観測波の倍率であるのに対し、スペクトル比は入射波と下降波が足し合わされた地中での観測波に対する地表での観測波の倍率であり、両者は同じものを見ているわけではない。しかしながら、増幅率がピークとなる周期で、地表のスペクトルやスペクトル比もピークを示すものと予想されることから、これらの比較を行うこととした。用いた地震は３．５節で述べたＥＱ−１（２０００／１０／６鳥取県西部地震、Ｍ７．３）、ＥＱ−２（２０００／１０／３１志摩半島の地震、Ｍ５．５）、ＥＱ−３（２００１／１／６岐阜県南東部の地震、Ｍ４．６）、ＥＱ−４（２００１／２／２３浜名湖の地震、Ｍ４．９）およびＥＱ−７（２００１／９／２７愛知県西部の地震、Ｍ４．３）であり、水平動２成分のＳ波主要動部分約１０秒間（ＥＱ−１のみ約４０秒間）の記録について、ＦＦＴにより位相を考慮した合成フーリエスペクトル（バンド幅０．３ＨｚのＰａｒｚｅｎウィンドによる平滑化を施した結果）およびスペクトル比を求めた。

解析に用いた地震記録波形を図６−２−７に示す（赤枠で囲まれた部分が解析区間）。各地震についての解析結果（ＧＬ−０とＧＬ−１０５５のフーリエスペクトル、ＧＬ−０／ＧＬ−１０５５のスペクトル比とＡＩＣＨ０４、Ｏ−３の増幅特性との比較）を図６−２−８−１、図６−２−８−２、図６−２−８−３、図６−２−８−４、図６−２−８−５に示す。

ＡＩＣＨ０４（ＰＳ検層結果）、Ｏ−３（微動アレー探査結果）のどちらの速度構造モデルからも、地表で大きな増幅が期待される最も長い周期は２秒強と推定される（図６−２−６参照）。一方、図６−２−８−１、図６−２−８−２、図６−２−８−３、図６−２−８−４、図６−２−８−５に示されるようにいずれの地震においても、この周期が地表（ＧＬ−０）のスペクトルでピークを示す最も長い周期となっている。また、ＥＱ−３およびＥＱ−７では顕著ではないが、地中（ＧＬ−１０５５）に対する地表のスペクトル比も、周期２秒程度で増大していることが認められる。構造モデルによる増幅特性で、その次に長い周期でピークを示す周期は０．８〜０．９秒であるが、この周期でＧＬ−０のスペクトルおよびスペクトル比の増大も５つの地震に共通して見られ良い対応を示している。

これら比較的長い周期成分は、地表から地震基盤に至るまでの深部地下構造を反映しているものと考えられる。今回微動アレー探査により推定した速度構造モデルによる増幅特性は、そのような長周期範囲の地震動の周期特性と良い対応を示していることから、求められた地下構造は、概略的な構造としてはほぼ妥当なものであると考えられる。