LIZARD LLC

WORKS

quakePGA の画面。九州を中心にした地図に再現期間 PGA のハザードマップを重ね、左に指定地点の 24 時間・30 日・6 か月の PGA 推定、右に各機関の最新の地震、下に選んだ地点の再現期間 PGA と寄与の大きい過去の地震を示している

quakePGA 最大加速度（PGA）予測システム

地震による地点の揺れを最大加速度（PGA）で推定し、過去の観測と統計にもとづく参考値として地図上に示すシステムです。

何を推定するシステムか

quakePGA（旧称 quakeAI）は、地図上で指定した地点の揺れの強さを PGA（Peak Ground Acceleration：最大地動加速度。地面の揺れの加速度の最大値で、単位は gal＝cm/s²）で示します。主な機能は次の 3 つです。

地震の発生日時・場所・規模を予知するものではありません。

入力データと手法

USGS の地震カタログと ShakeMap、防災科学技術研究所の強震観測網 K-NET / KiK-net、IRIS / SAGE の観測点・波形データを用います。

地震を指定した地点 PGA は「観測値 → ShakeMap 由来値 → モデル推定」の順に、得られる最も直接的な値を採り、値の由来と不確かさを併せて返します。モデル推定は、較正した距離減衰式（GMM）を基準とし、その残差をマグニチュード・深さ・震央距離・観測点標高から LightGBM で学習する構成です。

空間補正と評価の考え方

モデルは平均的な地盤を前提とするため、観測点ごとの地盤増幅を反映しきれません。そこで観測点 i の対数残差を ±1.5 で切り詰めて中央値をとり、記録数 Ni が少ないほど小さくなる重みを掛けて補正係数とします。

C_i = (1 − e^(−N_i/5)) × median_j clip(log10(PGA^obs_ij / PGA^pred_ij), −1.5, 1.5)

推定地点から 10 km 以内の観測点の係数を推定値（対数）に加えます。範囲内に観測点がなければ補正しません。

ハザードマップでは、余震を除いた（Gardner–Knopoff 法）M4.5 以上の地震カタログと GMM のばらつきから、年超過率を次の式で求めます。

λ(y) = Σ_i (1 / T_cat) × P(PGA(M_i, R_i) + ε > y)

この値が 1/T となる水準を、T 年再現期間 PGA とします（Tcat はカタログの年数）。

精度と検証

補正係数の切り詰めは、残差の過大評価によって東北地方の評価地点に 1,669 gal・6,445 gal という非物理的な値が出た問題への対策です。再較正と切り詰めの後、同地点の予測値は中央値 33.70 gal、最大 60.33 gal に収まりました。

オプションの AI 時系列予測（Chronos-2）は、日本のカタログ（2015〜2025 年、8 地点）で評価しました。評価は共変量を使う設定（当時の既定。現在の既定は共変量なし）で行っています。10〜90% 予測帯に実績が入った割合は、24 時間・30 日・6 か月でそれぞれ 0.96・0.79・0.82 でした（目標 0.80）。ただし、過去の実績分布（気候値）を上回る精度は確認されていません。

システム構成

API は Python / FastAPI、データベースは PostgreSQL + PostGIS、キャッシュは Redis です。事前計算は Celery ワーカーが行い、画面は React / TypeScript と MapLibre GL JS による地図中心の構成です。AI 時系列予測などはフィーチャーフラグで有効にするアドオンで、既定では無効です。

位置づけ

地震動評価とシナリオ参照のための、プロダクション指向のプロトタイプです。出力はすべて非決定論的な参考値で、警報や緊急地震速報の代替、安全上重要な判断への利用は想定していません。