九州地方におけるコーダ Q-l 値の地域変化*

75
験震時報第5
1巻
(988)7
5-8
4頁
九州地方におけるコーダ Q
l値の地域変化 *
干場充之料
R
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g
i
o
n
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l
i
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f Coda 0-1 V
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.
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nt
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i
s
t
r
i
ct
~
1
. はじめに
地震波は地球内部を伝播していくあいだにそのエ
のがある.震源スペクトノレの形態をなんらからモデ
ルで仮定し，観測記録の地震波スペクトルとの比較
8
4
)，
から Q値を推定する方法〔例えば，岡本・他(19
ネルギーが熱などにかわり，または散乱し減衰する.
山田・他(19
8
4
)
) ，直線上に並んだ 2つの地震の 2
乙の地震波誠表の特性は，地球内部の場所によって
観測点で得た記録を用いる二重スペクトノレ比-法〔松
著しく異なり，特に上部マントノレから地殻にかけて
沢・他(19
8
4
)
)， P波と S波は同じ伝播経路を持つ
P波スペクトルと S波スペクトノレの
は鉛直方向の変化ばかりでなく水平方向にも変化す
ものと仮定し
る.乙の減衰度の地域変化は地質構造だけでなく地
比の変化から推定する方法(A.KOBAYASHI e
t
.
震活動度とも関連がある乙とが予想される.と乙ろ
a
.
1(
19
8
6
)
) などがある.また，複数個の地震を複
で，九州は北部では地震活動が低く南部では高く，
数個の観測点で観測し，震源特性・観測点特性・減
地質的に見れば北部は日本列島内帯にあたり南部は
衰特性をインパージョン法で分離し， Q値を求める
外帯にあたる.また九州は数多くの火山をかかえ，
特に桜島を中心とする姶良カルデラ付近では地震波
〔岩田・入倉(19
8
6
)
) もある.
さて最近， S波相の後に続く波群 (
S波コーダ)
の減衰が大きいという報告〔例えば，加茂等(19
7
7
)
の形状の研究が多くなされている. S波コーダは地
など〕もあり，九州各地の減衰特性の地域変化は興
球内部の不均質性による一次等方散乱波 (
S
i
n
g
1
e
味が持たれるところである.
また最近，大地震と関連した Qc値の時間的変化
I
s
o
t
r
o
p
i
cS
ca
t
t
e
r
i
n
g Wave) と考えられ (AK
，
I
(
19
6
9
)
)，
ζ のスペクトルは，震源スペクトルの特
が観測されたという報告(JIN a
nd AKI (
19
8
6
)，
性ζ
l伝播媒質の散乱及び減衰の効果を重ねあわせた
SAτD (
19
8
6
)等〕がある.将来の地震予知に向け
て Qc値の観測が重要になるかも知れない.
ものである (AKI a
n
d CHOUET(
19
7
5
);SATO
(
19
7
7
) ;佐藤(19
8
6
)
). なかでも
S波コーダの
と乙ろで，伝播経路の減衰特性を表わすパラメー
振幅減衰を特徴づける Qc値(コーダの Q値なので
タである Q値を推定する方法としては次のようなも
Qcと書く乙とにする)は，震源スペクトノレとは独立
*Re
c
e
iv
e
d Au
g
u
s
t2
9，1
9
8
7
.
林福岡管区気象台(現:気象研究所)
76
験震時報第
5
1巻第 3-4号
の量であり，ある地域での地震波減衰特性を表わし
l
A
P
S
E TlME (
S
E
C
)
20
ている.コーダの時間的減衰から Qcを容易に求め
40
ω
る乙とができ，近年になって世界各地の Qc値の報
1
0
0
fQ
c
"
告がふえている〔赤松(19
8
5
)，佐藤(19
8
6
) など).
。
~・ 2
l
x
l
O
"
主
今回は九州各地(および山口県)の Qc値を佐藤の
8
6
)で求めたので報告する.
方法(19
~
8
0
l
x
l
O
-2
2
. 方法
Q -4
0.
x
2xlO'l
・
、6
3xl
O
・z
.
.
QI
}
地震波コーダは地球内部のランダムな不均質性に
u
0
よる一次等方散乱波と考えれば，発震時刻後 τ (ラ
・
a
4xlO
プスタイム)に観測される地震波コーダは震源、と観
8
測点を焦点とする回転楕円体面上で反射してきた波
5
x
l
O
'Z
であり，平均的な S波の速度を 8とすれば，乙の波
の伝播距離は
"
Bである.
F
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g
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g
19
8
6
)
)
.
m
o
d
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l(
a
f
t
e
r SATO (
さて佐藤(19
8
6
) によれば τに観測される地震波
コーダの振幅 Dは周波数領域で
D民寺・仰(ー πf"/Qc)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
(
1
)
気象台に電話回線を通しテレメーターされている地
となる.乙乙に ("s)ー1は波域の空間的な広がりに
震波の記録を用いた.福岡管区気象台では 1
9
8
4年 3
よる減衰の効果， Qcは減衰ノマラメータの Qc値を表
月以降，九州及び山口県の地震の震源を準リアルタ
す.ある周波数 (
f0) に注目し， (1)式の両辺の常用
イムで処理すべく観測ネットが整備された〔山本他，
対数をとる . B
は周波数によらず一定なので
8
4
)
).波形データのサンプリングは 30Hzで
，
(
19
logD=-log"ーloge・
πf
。
τ/Qc+Const.…… (
2
)
となる. F
i
g
.
1にはいろいろな Qcにおける "，
c
.
対
ogDの理論曲線を示す.観測データの傾きと
する l
最もよく合う logDの理論曲線の傾きをさがし，乙
の logDの傾きから Qcを推測する.
~
解析に使用したのは上下動の成分であり 1
1ピットの
分解能がある.解析に用いるのはコーダの部分なの
で，地震波のエネノレギーは三成分同様に分配されて
いるものと期待される.
各観測点の地震計の特性および設置状態は T
a
b
l
e
1，c.示す通りであり，変位型，速度型とも減衰定数
3
. データ
は0
.
5であり，固有周期は 1秒である. 1Hz より
解析には九州各地(山日県を含む)から福岡管区
高い周波数に対しては応答がほとんど一定である.
T
a
b
l
e
.1 C
h
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r
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c
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c
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t
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t
i
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n
.
Characteristics of Station
~tation
Sensor type
Location
SH1M02
Borehole(ー100m) JMA EMT76 (velocity)
NAGASA
Surface
JMA EMT
(velocity)
NOBEOK
Surface
JMA EMT
(velocity)
KUMAM2
Borehole(-120m) JMA EMT76 (velocity)
KIRISH
Surface
KAGOS2
Borehole(-100m) JMA EMT76 (velocity)
JMA
JMA 62 (displacement)
Japan Meteorological Agency
nru
77
九州地方におけるコーダ Q-t値の地域変化
KIRSHIだけが変位型の地震計であるが，乙の解析
はいわゆる一点法であり，ノぜンドパスフィノレターを
素は福岡管区気象台でルーチン的に決めた値を用い
たが，乙のなかには気象庁の発行する地震月報の載
通すので乙の違いは基本的には影響しない.期間は
らないものもある.用いた地震波の総数は 1
3
0波形
1
9
8
6年 3月2
0日から 1
9
8
7年 3月 6日までの約 1年間，
i
g
.21c示す.括弧内の数字は各
で，震源の分布は F
0Krn未満で S/Nが十分に
用いた地震は震源距離が8
観測点で解析に用いた地震の数を表し，地震の規模
あり，かっ振り切れていないものに限った.震源要
はシンボルの大きさ・深さはシンボノレの形を変えて
げ必U
3S
O
34
33
32
31
。
O
も
30
129
H
M
O
130
う
く
白
×
133
132
131
※
千十
+++2+3J+5+6
F
i
g
.
2 E
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6
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8日
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IAT
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3
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3
.
6
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0
5
H0
7
同 2
7
S
L
A
T
.
心周波数に対応する周期の 2倍の期間 (2f
o
1s
e
c
)
KI
R
I
5
1
1
。
~T.
で 2乗平均平方根 (
Root Mean S
q
u
a
r
e，RMS)
1
0
"0
8
H2
5
5
3
2
02
3
.
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1巻第 3-4号
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10
H
G
.
:1
3
1
01
4
.
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"
1
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G
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:1
3
1
0 05.2H
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F
P
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0
1
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K
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O
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P
.
012KH
H
A
G
.
2
.
4
"
A
G
.
2
.
9
をとったものをその時間での値 Dとして代表させる
i
g
.
3，と例を示すが，各 RMS記録の
ものとする. F
右上の数字は中心周波数 f
。を表わす. KIRISHの記
録は KUMAM2の記録より傾きが大きく，すなわち
減衰が大きい乙とがわかる.
l
o
gDの傾きを読み取る期間は S波の走時の 2倍
EJ
AU
n
aO
，
可R
‘
，
から，ノイズレベルになるまで，あるいは発震後6
0
秒までとした.
1.5HZ
1.5HZ
4
. 結果
~
1
c
-) の周波数依存性を
各観測点ごとの Qc値 (Q
0・ 2
0・ 5
0・ 4
0・ 5
0
.6
O
.
2
0dB]
~
ι
3.0HZ
I
0.010. 2
0・ 5
0・ 4
0
.5
0
. 6u
~仇
T
a
b
l
e
.
2およひ，'
F
i
g
.
4にしめす. KIRISHの 7
.
5
H
z
S波の走時の 2倍になるま
の値は減衰が大きすぎ
でにノイズレベルになってしまうので求める乙とが
3.0HZ
できなかった.各値における縦棒は標準偏差の範囲
を示す.
00-1および nは
Q
c
-1=Qo-1• f
n
山
J
]
~
J
]
2
0dB
L
.
6.OHl
]
として，最小 2乗法によって求めた値である.佐藤
6.OHZ
0.3 i
O
. 20. 50. 4
0
. 50. 60.
(984)では世界各地の Q値がまとめられているが，
今回の結果では， KAGOS2で 0.39 という(絶対
値の)小さい値になったほか最も大きい NAGASA
でも 0
.
7
1であり，乙れは上記の佐藤の値よりも，
やや小さい nの絶対値が小さいという乙とは Qc
値の周波数依存性が小さいという乙とである.佐藤
7
.5H
Z
によれば Qよl(S波に関しての Q値なので添字に
S
2
をつける)は 1Hz付近で;
1
0
- 程度， 3
0Hz付近で
1
0
-3程度となっているが，今回得られた結果もだい
たいにおいて乙れにあっている.なお，佐藤の値は
日.
0
1
0
.2
0
.5
0
.4
U
.5
0
L円PSE T11~E(5EC)
白日
O
.日 10. 20. 5
0
.4
0
. S口. 6
0
.
LRPSE Tr
f
1
E(5ECJ
コーダが主に S波後方散乱波であるとし，さらに S
波の減衰は主に散乱によると考えて Qs-Qcとして
求められたものも多く含んでいる.したがって，乙
F
i
g
.
3 Examples o
f band-pass f
i
l
t
e
r
e
d RMS
a
m
p
l
i
t
u
d
e
sa
g
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t
r
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lf
r
e
q
u
e
n
c
yi
nH
z
.
州北部(山口県， SHIMO2)では Q
c- 値が小さく
表してある.
(つまり減衰が小さしつ，南部 (KAGOS2) では
Qc-1値が大きく(つまり減衰が大きい )，中部 (KU
の Qsは本研究の Qcとほとんど同等である.
観測点が少ないが，総じて高周波数においては九
1
トップバンドは 2
.
5
H
z
)， 2-4Hz (5Hz)， 4- 8
MAM2，NOBEOK) ではそれらの中間の値を取る
乙とが読み取れる. NAGASAは九州中部に位置す
るが例外的に減衰が大きい.また KIRISHも減衰が
Hz (
IO
H
z
)， 5-l
OHz 02.5Hz)の 4種類のものを
大きい.
バンドパスフィノレターにはチェビシェフ型のもの
(斎藤， 1
9
7
8
) を使用し，パスパンドは 1--2Hz (
ス
用いた.フィルターをかけた記録から，さらに各中
-4-
79
九州地方におけるコーダ Q-l値の地域変化
(:
X10-3 )
NAGASA
1
0
S H工阿 0 2
5
Qc-1
3
Qo・1
=1
.5
0x1
0・z
n
ー0
.
7
1
(x1
0
-3)
1
0
Qc・1
K U M A阿 2
5
3
2rQo1
=
0
.
7
8X1
0
-:1
n
ー0
.
5
4
(x1
03
)
K 工R 工S H
1
0
5
Qc・1
3
Qo1
=1
.39X1
0
-:1
Qo-1=0.67X1
0
-2
n
2 3
5
'
1
0
f
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c
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H
Z
)
=
(
)
.
3
9
3
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H
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験震時報第5
1巻第 3
4号
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c
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.
(x1
0
-3 )
Station
1
.
5 Hz
3.0 Hz
6.0 Hz
7.5 Hz
SH1M02
4.9 (
2
.1
)
3.2 (
0
.
9
)
1
.9 (0.5)
1
.8 (0.5)
NAGASA 10.7 (
2
.
7
)
7.6 (
2
.
2
)
4.2 (
1
.
0
)
3.5 (
0
.
7
)
NOBEOK
5.9 (
2
.
0
)
4.3 (
1
.
1
)
2
.
8(
0
.
6
)
2
.
5(
0
.
5
)
KUMAM2
6.2 (
1
.8
)
3.9 (
0
.
9
)
2
.
5(
0
.
5
)
2
.
4(
0
.
5
)
K1R1SH 1
0
.
5(
2
.
7
)
7.5 (
2
.
3
)
4.5 (
2
.
3
)
5.5 (
2
.
5
)
4.6 (
1
.
2
)
3.2 (
0
.
6
)
KAGOS2
~
3.0 (
0
.
3
)
8ζ
!示す.
5
. 議論
8
5
) によれば近畿地方では日本列島内帯
赤松(19
NAGASAの減衰が例外的に大きくなったのは，
にあたる部分では減衰が小さく，外帯にあたる部分
解析に用いた地震がほとんど雲仙岳から橘湾にかけ
では減衰が大きいという.九州でも高周波数におい
ての地震多発地帯で起乙ったものであるからであろ
ては内帯にあたる北部地域では Q
c
- が小さくて減
F
i
g
.5
'乙示す通り，乙の地域では 1
9
8
4
年
8月 6日から始まる群発地震(気象庁， 1
9
8
5
)等を
c
-が大きく減
衰が小さく，外帯にあたる南部ほど Q
1
1
う.つまり
衰が大きくなっている.
はじめとして，一連の地震活動によって地殻がかな
しかし，前述のように地震活動度が Q値に大きな
り破砕されている可能性が強い.乙の地域内で発生
影響を与えるとするならば乙の北部と南部の違いは
した地震の波は，乙の破砕された領域を抜け出るま
地質的な違いよりも地震活動度によるものかも知れ
で、に強度の散乱・反射を受けかなり減衰するものと
ない.
桜島を中心とする姶良カノレデラの減衰特性につい
考えられる. 2次散乱の効果が大きいのかもしれな
1
い. S
UZUKI (
19
7
2
) は群発地震域での著しく大き
l値の例を報告し，また大竹(19
8
6
) も長野県
なQ
I
R
I
S
Hの Q
c
- がKAGOS2，KUMAM2!c
ては，K
K比べてもかなり大きい乙とより減表が大きい乙と
西部地震の余震群発域では大きな Q
l値を得ている.
がわかる.桜島上にも観測点があるのだが，桜島近
実際，数は少ないが乙の地域外で発生した地震のみ
辺には乙の期間構造性地震が少なく，またあったと
F
i
g
.
6で解析すれば Q
c
-1値は T
a
b
l
e
.
3および F
i
g
.
7のようになり KUMAM2，NOBEOKより少し大
切れていたので今回の解析から外した.今後乙の地
きい程度で九州中部での標準的な値に近づく.乙の
域に適度の構造性地震が起乙るととを期待する.
しても充分な
S/Nがある状態ではなかったか振り
結果を用い各周波数ごとに Qe値の地域分布を F
i
g
.
1
T
a
b
l
e
.
3Q
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.
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t NAGASA，n
1
.
5 Hz
3.0 Hz
6.0 Hz
7.5 Hz
3
7.2 (
2
.
1
) I4.8 (
1
.
1
) I3.0 (
0
.
7
) I2
'
.
6(
0
.
4
) I(x10- )
-6-
81
九州地方におけるコーダ Q-l値の地域変化
1984 3 14 一
一一
1986
35
31
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.
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0
6
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33
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00- 20- 50- 80-130-300 (JMA FUKUOKAl
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+5
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19
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)
)
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82
験震時報第5
1巻第 3-，.4号
34
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33
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32
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130
131
00- 10- 20- 40- 60
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.
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NAGASA
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1Qo-1=0.95XI0-z
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e
.
-8ー
83
九州地方におけるコーダ Q-l値の地域変化
Qc・1-Value i
n the Kyusyu District
(
a
n
d Yamaguchi Pref.)，Japan
(x1
0
-3 )
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t1
.
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z
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32
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31
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30
129
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t6
.
0H
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3S
33
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.
51
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.
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-9-
8
4
験震時報第
5
1巻第 3--4号
孝氏には数多くの助言を頂いた.バンドパスフィノレ
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7
31
8
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.
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松沢暢・長谷川昭・高木章雄(19
8
4
) 二重スペ
ターの制作にあたっては京都大学理学部の堀家正則
クトル比法による Qの推定，地震学会講演予稿集，
~
6
. おわりに
今回の解析に当って京都大学防災研究所の岩田知
Nu2，C-75.
博士に全面的な協力を頂いた.高橋道夫主任技術専
岡本拓夫・渡辺邦彦・黒磯章夫(19
8
4
)
門官はじめ福岡管区気象台観測課の地震担当の同僚
には多大な協力と励ましを頂いた.また，気象研究
会講演予稿集， N
u1，B-87.
所の岡田正実室長と後藤和彦研究官には原稿を読ん
大竹政和(19
8
6
) :1
9
8
4年長野県西部地震震源域の
でいただき有益なコメントを頂いた.乙れらの方々
低Q
) 地震学会講演予稿集， Nu2，C-13.
に感謝します.なお主たる計算には福岡管区気象台
L-ADESSの地震処理機能を使用した.
斎藤正徳(19
7
8
)
漸化式ディジタノレ・フィルター
1，4，2
4
0-2
6
3
.
の自動設計，物理探鉱， • 3
参考文献
SAτD，
H
.，(
19
7
7
) :E
n
e
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n
g Approximation，J.
P
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y
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a
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h
，2
5，
2
7-41
.
佐藤春夫(19
8
4
) リソスフェアにおける地震波の
赤松純平(19
8
5
):近畿地方における地震波減衰の
地域性，地震学会講演予稿集， Nu2，A-72.
AK
，
IK
.，
(
19
6
9
) :A
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1
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31
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19
7
5
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0，3
3
2
2
3
3
4
2
.
岩田知孝・入倉孝次郎(19
8
6
) 観測された地震波
散乱と減衰ーランダムな不均質構造による一次
散乱理論国立防災科学技術センター研究報
告
，
3
3，1
0
1-186.
佐藤春夫(19
8
6
)
関東・東海地域におけるコーダ
Q-lの地域性，地震 2
.3
9，2
4
11
5
0
.
から，震源特性・伝播経路特性及び観測点近傍の
9，5
7
9-5
9
4
.
地盤特性を分離する試み，地震 2，3
JIN，
A
.and K.AKI，(
19
8
6
) :TemporalC
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1，6
6
5-6
7
3
.
加茂幸介・西潔・吉沢保・赤松純平・菊池茂智
-小野博慰・須藤靖明・高木章雄・海野徳仁・堀
7
7
)
修一郎・佐藤泰夫・角田寿喜(19
日本海南
西部の上部マントルを地震波の減衰特性，地震学
1
D
， H. (
19
8
6
) :Temporal c
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.
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19
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h，2
0，1-21
.
山田尚幸・小菅正裕・佐藤裕， (
19
8
4
) 東北地方
北部日本海沿岸の Qs構造一日本海中部地震の
姶良カル
余震を用いて一，地震学会講演予稿集， N
u1，
B-84.
デラ周辺の地震活動と地震波の異常伝搬の検出に
32
0
.
ついて，第 2回桜島火山の集中総合観測， 1
山本雅博・後藤主夫・豊田正昭・永岡
気象庁(19
8
5
) :1
9
8
4年 8月雲仙岳付近の地震活動，
修(19
8
5
)
:福岡管区気象台地震波形テレメーターシステム
3，3
8
9-3
9
2
.
地震予知連絡会会報， 3
A
.KOBAYASHI・I.FURUYA・K
.UHIRA，
(
19
8
6
)
整備とそれに伴う地震探知能力の改善について，
験震時報，
4
9，2
7-38.
4EA
n
U

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