最大地上加速度

最大地盤加速度（PGA ）は、ある場所で地震の揺れの間に発生した最大地盤加速度に等しい。PGAは、特定の地震の際にその場所で加速度記録に記録された最大絶対加速度の振幅に等しい。 ^[1]地震の揺れは通常、3方向すべてで発生する。そのため、PGAは水平成分と垂直成分に分割されることが多い。水平PGAは一般に垂直方向のPGAよりも大きいが、特に大地震の近くでは必ずしもそうではない。PGAは地震工学にとって重要なパラメータ（強度指標とも呼ばれる）であり、設計基準地震動（DBEGM）^[2]は多くの場合、PGAで定義される。

リヒタースケールやモーメントマグニチュードスケールとは異なり、地震の総エネルギー（マグニチュードまたはサイズ）の尺度ではなく、特定の地理的地点で地球がどれだけ揺れるかを測る尺度です。メルカリ震度スケールは個人の報告と観測に基づいて地震の震度を測定しますが、PGAは加速度計などの機器で測定されます。メルカリ震度スケールのマクロ震度と相関関係にある可能性がありますが^[3]、これらの相関関係には大きな不確実性が伴います。^{[4] [5]}

最大水平加速度（PHA）は、工学用途で最も一般的に使用されるタイプの地盤加速度です。地震工学（耐震建築基準を含む）でよく使用され、地震危険地図にプロットされるのが一般的です。^{[6]地震では、建物やインフラへの被害は、地震自体のマグニチュードよりも、PGA が測定する地盤の動きと密接に関係しています。中程度の地震の場合、PGA は被害のかなり良い決定要因ですが、激しい地震では、被害は}最大地盤速度と相関することが多いです。^[3]

地震エネルギーは震源から波として拡散し、全方向の地盤運動を引き起こすが、通常は水平方向（2方向）と垂直方向でモデル化される。PGA はこれらの運動の加速度（速度の変化率）を記録し、最大地盤速度は地盤が到達した最大速度（移動率）であり、最大変位は移動した距離である。^{[7] [8]}これらの値は、地震ごとに異なり、また1つの地震イベント内でも場所によって、多くの要因によって異なる。要因には、断層の長さ、マグニチュード、地震の深さ、震源からの距離、持続時間（揺れの周期の長さ）、地盤（地下）の地質などがある。浅い震源の地震は、エネルギーが地表近くで放出されるため、中震や深震よりも強い揺れ（加速度）を生み出す。^[9]

最大地上加速度は、 g （地球の重力による標準加速度、重力加速度に相当）の分数として小数またはパーセンテージで表すことができます。単位はm/s ²（1  g  = 9.81 m/s ²）です。^[7]またはガロンの倍数で表され、1ガロンは0.01 m/s ²（1  g = 981ガロン）に相当します 。

地盤の種類は地盤加速度に大きな影響を与える可能性があるため、特に中規模から大規模の地震では、PGA値が数キロメートルの距離で極端に変動することがあります。^[10]地震によるPGAの変動は、揺れマップに表示できます。^[11] PGAに影響を与える条件は複雑であるため、同様の規模の地震でも異なる結果が生じる可能性があり、中規模地震の多くは、大規模地震よりも大幅に大きなPGA値を生成します。

地震発生時、地面の加速度は 3 方向で計測されます。垂直方向 (V または UD、上下) と 2 つの直交する水平方向 (H1 と H2)、通常は南北方向 (NS) と東西方向 (EW) です。これらの各方向の最大加速度が記録され、最も高い個別の値が報告されることがよくあります。あるいは、特定の観測所の合計値を記録することもできます。水平方向の最大地面加速度 (PHA または PHGA) は、より高い個別の記録を選択するか、 2 つの値の平均を取るか、 2 つの成分のベクトル合計を計算することで算出できます。垂直成分も考慮に入れることで、3 成分の値を算出することもできます。

地震工学では、有効ピーク加速度（EPA、建物が反応する最大地盤加速度）がよく使用され、これは PGA の 2/3 ～ 3/4 になる傾向があります。^{[引用が必要]}

地理的エリアの研究と過去の地震の評価を組み合わせることで、地質学者は地震リスクを判断し、地震ハザードマップを作成することができます。地震ハザードマップには、地震発生時にその地域で発生する可能性のある PGA 値と超過確率(PE) が表示されます。地震技術者と政府の計画部門は、これらの値を使用して各ゾーンの建物に適切な地震荷重を決定します。特定された主要な構造物 (病院、橋、発電所など) は、最大想定地震(MCE)に耐える必要があります。

建物への被害は、最大地動速度(PGV) と地震の継続時間 の両方に関係しており、高レベルの揺れが長く続くほど、被害の可能性が高くなります。

最大地盤加速度は、計測機器による地震の強さ、つまり地震計で記録された地面の揺れの測定値を提供します。その他の震度スケールは、目撃者の報告、感じられた揺れ、および観察された被害に基づいて、体感震度を測定します。これらのスケールには相関関係がありますが、経験と被害は地震工学の質など、他の多くの要因によって影響を受ける可能性があるため、必ずしも絶対的な一致があるわけではありません。

一般的に言えば、

• 0.001  g (0.01 m/s ² ) – 人間が感知できる
• 0.02   g (0.2 m/s ² ) – 人はバランスを崩す
• 0.50   g（5 m/s ²） – 非常に高い。持続時間が短ければ、適切に設計された建物は耐えることができます。^[8]

米国地質調査所は、最大地動加速度と最大地動速度を、体感的なメルカリ震度スケールに似た震度スケールで表した計測震度スケールを開発しました。これらの値は、世界中の地震学者が震度マップを作成するために使用されています。^[3]

気象庁の震度階級は7段階で、最も強い震度7は加速度が4m/s2（0.41g）を超えるもの^となり ます。

インドでは、予想される PGA 値が 0.36 gを超える地域は、「ゾーン 5」、つまり「非常に高い被害リスクゾーン」に分類されます。

• 地震シミュレーション
• 気象庁震度階級
• スペクトル加速

• マーフィー、JR; オブライエン (1977)。「最大地盤加速度振幅と地震の震度およびその他の物理的パラメータとの相関関係」。米国地震学会紀要。67 ( 3 ): 877– 915。Bibcode :1977BuSSA..67..877M。doi : 10.1785/BSSA0670030877。S2CID 129134843  。
• Campbell, KW (1997). 「最大地盤加速度、最大地盤速度、および疑似絶対加速度応答スペクトルの水平および垂直成分に関する経験的震源近傍減衰関係」。Seismological Research Letters。68 ( 1): 154– 179。Bibcode :1997SeiRL..68..154C。doi :10.1785/ gssrl.68.1.154。
• Campbell, KW; Y. Bozorgnia (2003). 「ピーク地盤加速度および加速度応答スペクトルの水平および垂直成分に関する最新の震源近傍地盤運動 (減衰) 関係」( PDF ) 。米国地震学会紀要。93 (1): 314– 331。Bibcode :2003BuSSA..93..314C。doi :10.1785/0120020029。
• Wald, DJ; V. Quitoriano; TH Heaton ; H. Kanamori (1999)。「カリフォルニアにおける最大地盤加速度、最大地盤速度、修正メルカリ震度の関係」。Earthquake Spectra。15 (3): 557。Bibcode : 1999EarSp..15..557W。doi : 10.1193/1.1586058。S2CID 110698014  。