地震災害を防ぐには、特定の地域の地震動（地震によって発生する揺れ）をシミュレーションによって予測し、防災計画に反映することが重要だ。しかし、広域でのシミュレーションでは、３次元の地下構造など膨大な情報量の処理が必要。このため、効率的な計算にはスーパーコンピューターが活用されている。構造計画研究所では、スパコンを用いて関東や大阪平野などでの地震動のシミュレーションを実施、設計などに役立てようとしている。
　
　【わずか１時間】
　１９５９年設立の構造計画研究所は、建築構造設計やエンジニアリングなどを手がける。６１年には日本で初めて構造計算にコンピューターを導入するなど、設立当初からコンピューターとはなじみが深い。同社では以前、海洋研究開発機構のスパコン「地球シミュレータ」を利用し、広範囲での地震動解析を行っている。

　大阪平野における「上町断層」を震源に想定。３次元の地下構造モデルと、対象地震の震源断層モデルを組み合わせて計算する手法（３次元差分法）に基づく、同社の「地震動解析プログラム」を地球シミュレータに移植の上、最適化してシミュレーションを行った。

　上町断層を震源とする広範囲の地震動の伝わりを計算するには、通常のＰＣクラスタでは約４日間（約９０時間）必要。同社の栗山利男執行役員は地球シミュレータを使えば「計算をわずか１時間で終えることができた」と振り返る。

　【広帯域を計算】
　近年はこの取り組みを発展させ、地面をがたがたと揺らし、人間が最も揺れを感じる周期０・５―１秒の「短周期地震動」の計算精度向上を行った。もともと３次元差分法は、超高層ビルなどの巨大構造物をゆっくり揺らしてダメージを与える「長周期地震動」の計算に適した手法。高精度の災害予測には、短周期地震動の計算精度を向上する必要がある。

　その際、使用する３次元の地下構造モデルとして、「粘土層」や「れき」などの地層に、意図的に細かい亀裂などを入れる「ランダム媒質」を導入している。従来のシミュレーションで用いる地下構造モデルは、粘土層などの各地層が均質なのが前提。しかしこれでは、実際の波形を十分に再現できない。同社経営企画室の西條裕介氏は「現実の地層は完全に均質ではなく、場所によって少しずつ硬さが違い、細かな亀裂が入っている。ランダム媒質はこれを表現するイメージ」と説明する。

　同社では、０８年８月８日１２時５７分に東京都多摩地区を直下とする、実際に起きた中規模地震を対象に、観測記録と計算結果を比較した。地球シミュレータを用いた計算量域は、１０２・４キロメートル四方、深さ５１・２キロメートル。格子間隔は５０メートルで、計算規模は約４３億格子とした。

　【設計用に応用】
　その結果、従来モデルより地震波動の伝わりが実際の観測結果に近いことを確認した。この手法を磨き上げれば、より現実的なシミュレーションが可能となる。東京工業大学のスパコン「ＴＳＵＢＡＭＥ」などでも同様の成果を得ている。

　東日本大震災以降、安心安全に対する要望は格段に高まっている。広範囲・広帯域のシミュレーションの計算精度が高まれば、高層ビルや高層マンションの設計用地震動や被害予測、自治体でのハザード評価、家具転倒など屋内被害予測といった分野への応用が考えられるという。