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2015年統一カリフォルニア地震断層破壊予測バージョン3、またはUCERF3は、 UCERF2に代わるカリフォルニア州の最新の公式地震断層破壊予測（ERF）です。これは、長期および短期的に潜在的に被害をもたらす地震断層破壊の可能性と深刻度に関する権威ある推定値を提供します。これを地動モデルと組み合わせると、特定の期間に予想される地動の深刻度（地震ハザード）と構築環境への脅威（地震リスク）の推定値が得られます。この情報は、工学設計と建築基準、災害計画、および地震保険料が将来の損失に対して十分であるかどうかの評価に役立てられます。[ 1 ] UCERF3ではさまざまなハザード指標[ 2 ]を計算できます。典型的な指標は、2014年から30年以内にマグニチュード[ 3 ] M 6.7の地震（ 1994年のノースリッジ地震の規模）が発生する可能性です。
UCERF3は、米国地質調査所（USGS）、カリフォルニア地質調査所（ CGS）、南カリフォルニア地震センター（SCEC）の共同作業であるカリフォルニア地震確率作業部会（WGCEP）によって作成され、カリフォルニア地震局（CEA）から多額の資金提供を受けている。[ 4 ]
UCERF3 の大きな成果は、近年の地震で観測されているような多重断層破壊をモデル化できる新しい手法を採用したことです。[ 5 ]これにより、地震活動をより現実的な方法で分布させることが可能になり、中規模 (マグニチュード 6.5 ～ 7.0) の地震を過大に予測していた以前の研究の問題が修正されました。[ 6 ]マグニチュード (M [ 7 ] ) 6.7 以上の地震の発生率(州全体) は、以前は 4.8 年に 1 回でしたが、現在は約 6.3 年に 1 回であると考えられています。一方、マグニチュード 8 以上の地震は、以前は 617 年に 1 回でしたが、現在は約 494 年に 1 回と予想されています。[ 8 ]その他、地震活動の全体的な予測は、概ね以前の結果と一致しています。[ 9 ] (全体的な発生率の概要については、表 Aを参照してください。)
断層モデルデータベースは改訂され、UCERF2の約200から350以上の断層セクションをカバーするように拡張され、断層をより適切に特徴付けるための新しい属性が追加されました。[ 10 ]また、さまざまな技術的改善も行われました。[ 11 ]
過去の研究で評価された 6 つの主要断層のうち、南サンアンドレアス断層は、今後 30 年以内に M ≥ 6.7 の地震が発生する可能性が最も高い断層です。このような可能性が最も大きく増加したのはカラベラス断層で(位置については主要断層マップを参照)、平均 (最も可能性の高い) 値は現在 25% に設定されています。以前の値である 8% は、現在予想される最小値 (10%) よりも低くなっています。以前の過小評価は、主に多重断層破壊をモデル化していなかったため、多くの破壊の規模が制限されていたことが原因であると考えられています。[ 13 ]
最も確率が低下したのはサンジャシント断層で、32%から9%に減少しました。これもまた多重断層破壊によるものですが、ここでは地震の数は減りますが、規模が大きくなる可能性が高くなります（M ≥ 7.7）[ 14 ]。
カリフォルニアの地震は、太平洋プレートが北西方向に移動して北米大陸を横切ることによって発生します。これには、年間 34 ～ 48 ミリメートル (約 1.5 インチ) の滑りが必要であり、[ 19 ]その一部はカリフォルニアの東にある盆地山脈地帯で吸収されます。 [ 20 ]この滑りは、さまざまな断層での破壊 (地震) と非地震性クリープによって吸収され、破壊の頻度は、さまざまな断層全体に滑りがどのように分布しているかに (部分的に) 依存します。
前身と同様に、UCERF3は4つのモデリング層に基づいてこれを決定します。[ 22 ]
モデリングの最初の 3 層は、カリフォルニアで発生する可能性のある被害をもたらす地震の規模、場所、頻度の長期的な推定値、つまり時間非依存の推定値を決定するために使用されます。時間依存モデルは弾性反発の理論に基づいており、地震によって地殻応力が解放された後、次の地震を引き起こすのに十分な応力が蓄積されるまでにはある程度の時間があるというものです。理論的には、これにより特定の断層で発生する地震に一定の規則性が生じ、最後の断裂の日付を知ることで、次の断裂がいつ発生するかの手がかりが得られます。実際には、滑り速度が変動することや、断層セグメントが互いに影響し合うため、あるセグメントでの断裂が隣接するセグメントでの断裂を引き起こすことから、これはそれほど明確ではありません。UCERF3 の成果の 1 つは、このような多重断層断裂をより適切に処理することです。[ 23 ]
さまざまな選択肢（図を参照）を異なる組み合わせで採用すると、時間非依存モデルでは 1440 本の分岐を持つ論理ツリーが形成され、4 つの確率モデルを考慮に入れると、時間依存モデルでは 5760 本の分岐を持つ論理ツリーが形成されます。各分岐は、相対的な確率と重要度に応じて評価され、重み付けされました。UCERF3 の結果は、これらの重み付けされたすべての選択肢の平均です。[ 24 ]
UCERF2では、各断層が個別にモデル化されており[ 25 ]、破壊が他の断層に及ばないかのように扱われています。この断層分割の仮定が、UCERF2が実際に観測されたM6.5～7.0の範囲の地震をほぼ2倍予測する原因であると疑われており、多くの地震で見られる多重断層破壊とは矛盾しています[ 26 ] 。
UCERF3 は、各断層セクション (断層モデルでモデル化されているもの) をサブセクション (FM 3.1 では 2606 セグメント、FM 3.2 では 2665 セグメント) に細分化し、どの親断層に属するかに関係なく、複数のセグメントの破壊を考慮します。あり得ないと考えられる破壊を除外すると、FM 3.1 では 253,706 通り、FM 3.2 では 305,709 通りの破壊を考慮することになります。これは UCERF2 で考慮された 8,000 通り未満の破壊と比較すると、カリフォルニアの断層システムの高い連結性を反映しています。[ 27 ]
UCERF の重要な成果は、「グランド インバージョン」と呼ばれるシステム レベルのアプローチの開発です。[ 29 ]これは、スーパー コンピュータを使用して、既知の滑り速度などの複数の制約を同時に満たす線形方程式のシステムを解きます。 [ 30 ]その結果、利用可能なデータに最もよく適合するモデル (値のセット) が得られます。これらのさまざまな要素のバランスを取ることで、断層モデルで考慮されていない地震活動の量、おそらくまだ発見されていない断層での地震活動の推定値も提供されます。未確認の断層で発生する滑りの量は、 場所 (一般的に LA 地域では高い) と変形モデルに応じて 5 ～ 約 20 mm/年と推定されており、LA のすぐ北では 30 mm/年に達するモデルもあります 。[ 31 ]
UCERF3はUCERF2に比べてかなりの改善を示しており[ 32 ]、カリフォルニアの地震ハザードを推定するための現在入手可能な最良の科学的知見であるが[ 33 ]、著者らはそれが自然システムの近似値に過ぎないことを警告している[ 34 ] 。時間非依存モデルには多くの仮定があり[ 35 ] 、最終的な（時間依存）モデルは「弾性反発がモデルに含まれていない他の既知および疑われるプロセスを支配すると明示的に仮定している」[ 36 ]。含まれていない既知のプロセスの中には、時空間クラスタリングがある[ 37 ] 。
断層の形状（特に深部）や滑り速度に関する知識が不十分であるなど、不確実性の要因は数多くあり、[ 38 ]利用可能な観測結果に最もよく適合するようにモデルのさまざまな要素のバランスを取ることは非常に困難です。たとえば、サンアンドレアス断層南部では古地震データと滑り速度を適合させるのが難しく、その結果、地震活動の推定値は古地震データで見られる値よりも約25%低くなっています。特定の制約（地域のマグニチュード頻度分布）を緩和すればデータは適合しますが、そうすると中規模イベントを過大予測するという問題が再び発生します。[ 39 ]
重要な結果として、一般的に受け入れられているグーテンベルク・リヒター（GR）関係（地震の分布はマグニチュードと頻度の間に一定の関係を示す）は、現在のUCERF3モデルの特定の部分と矛盾している。このモデルは、GRとの整合性を達成するには、「現在の合意レベルの許容範囲を超える」地震学の理解における特定の変更が必要であることを示唆している。[ 40 ]グーテンベルク・リヒター関係が個々の断層の規模で適用できないのか、それともモデルの何らかの基礎が間違っているのかは、「科学的に同様に重大な意味を持ち、ハザードに関して非常に重大な結果をもたらすだろう」。[ 41 ]