震度とは？

震度ってなんですか？
地震の時のあいつ。
でかいとやばいあいつ。
震度ってなんなんですか？

今日は震度のお話です。

地震と震度

　地震が起こると、震度やマグニチュードが報道されます。その際、しばしば以下のような解説が添えられます。
”マグニチュードは地震の規模を、震度は揺れの程度を表す。”

　この文章は、「地震」と「地震動」という２つのワードを認識することで、もっとわかりやすくなります。

　地震とは、主に地下での岩石の破壊です。断層がずれ、岩石がこわれて揺れが発生します。揺れは波ですから、近くから遠くへ伝わっていきます。地震波が伝わっていけば、じきに地下から地上へ、私たちの住むところにも伝わります。私たちが「地震」というとき、これは主にこの地面の揺れを指します。（時には地面の揺れによる被害をも指します。）

　ここで、「地震」は、岩石が破壊されて地面が揺れる現象全体を、「地震動」は、地震による地面の揺れを指します。私たちの思う”地震”は、「地震動」の方に近いかもしれませんね。

　さて、震度のお話でした。
　震度の目的は、「地震動」の大きさを表現する事です。対するマグニチュードは「地震」の規模を表現するものです。
　ここで大切なのは、「地震動」の大きさは、場所によって違うということです。いま、一つの「地震」が起きたとしましょう。震源は東京都、マグニチュードは5です。東京都は激しく揺れますが、群馬県の揺れはそれより弱く、北海道に至っては殆ど揺れないのは想像に難くありません。このように、マグニチュードは１つの「地震」につき１つに求めることができますが、「地震動」の大きさは場所によって異なり、それを表現する「震度」も、場所によって違う値をとります。

　しかし、世間では「震度4の地震」といった表現を耳にすることがあります。先述の通り、震度は「地震動」の大きさを示すものであって、地震の規模を示すものではありませんから、あまり正確な表現とは言えません。正確に言い換えるならば、「最大震度4の地震」です。各地の震度の最大値をとることで、「地震」全体の規模を示すことができるわけですね。
　「最大震度」の表現がよく使われる理由は他にもあります。その一つが、マグニチュード（以下「M」といいます）は被害とあまり対応しないことです。誰もいない海の真ん中でMの大きな地震が起きても被害はあまり出ませんし、地中深くでMの大きな地震が起きても、揺れが地上へ届くころには長い距離を経て弱まっているでしょう。一方の「最大震度」は、我々の住む地上で実際に計測された値ですから、少なくともそういった問題は発生しないでしょう。

人々と震度

　震度の大きな特徴として、人間への被害との関係が挙げられます。
　地震動の強さは、震度を使わずとも、地震波形の速度や加速度を用いて科学的に表現する事ができます。しかし、地震動による建物などへの被害は、地震波の周期や振幅、継続時間など、様々な特徴に影響されるため、それらの値は被害と食い違うこともあります。
　一方で、震度は、揺れによる被害の程度を反映する形で揺れの強さを表現します。このおかげで、私たちは、ある地域の震度を聞いてそこの被害状況を大まかに想像することができるわけですね。

世界の震度

　さて、震度の概念をご説明したところで、「震度」は国によって違うことに触れなければなりません。ちょうど、日本がメートル法による定規を使う一方、アメリカがヤード・ポンド法の定規を使うように、震度の尺度も国によって異なります。同じ揺れでも、日本の震度では「震度3」、外国の震度では「震度4」のように違う値をとることがあるわけです。主に各国の生活様式や建物の強度を反映して使いやすい指標とするために、震度にはいくつもの種類があります。まずは日本の震度を見てみましょう。

日本の震度

　日本の震度（気象庁震度階級）は気象庁により定められており、震度0、1、2、3、4、5弱、5強、6弱、6強、7の10個の「階級」からなります。各階級における被害や体感のめやすは気象庁のページで確認できます。なお、階級に7以上はなく、どれほど強い揺れでも、震度階級は7です。
　この震度は、木造建物の多い日本の被害傾向をよく表しているとされます。

日本の震度の歴史

　日本での震度の観測は明治時代に始まりました。初期の震度は4階級（段階）でしたが、その後現代に至るまでに細かく分けられ、現代の10階級の形に落ち着きました。震度に5弱〜6強があるのは、かつての「震度5」「震度6」がそれぞれ強と弱に分割された名残です。
　また、かつての震度は、定められた基準をもとに気象台の職員などが体感や建物などの被害状況をもとに決定していました。しかし、この方法は客観性が低く、震度の報告まで時間がかかり、さらには気象庁職員などがいる場所でしか計測できず観測が歯抜けになってしまうというように、課題が山積みでした。そこで、震度を地震計によって機械的に測ろうという議論が起こり、それまでの震度とよく対応して被害状況を反映する「計測震度」を地震計で測る技術の開発が盛んになりました。そして、1996年からは、気象庁の震度はすべて地震計の値によって決められることになりました（震度の計測化）。

日本の震度の計測

　先述の通り、現代において震度の計測には地震計を使います。地震計の値から求められた小数点数の「計測震度」から以下の表のとおり震度階級が求められます。なお、「計測震度」はマイナスの値や7を超える値になる事もあり得ます。

震度階級	計測震度
0	0.5未満
1	0.5以上1.5未満
2	1.5以上2.5未満
3	2.5以上3.5未満
4	3.5以上4.5未満
5弱	4.5以上5.0未満
5強	5.0以上5.5未満
6弱	5.5以上6.0未満
6強	6.0以上6.5未満
7	6.5以上

　しかし、（計測）震度を直接的に測れる地震計があるというわけではありません。地震計で測れるのは「速度波形」や「加速度波形」などであり、震度はこのうち「加速度波形」から計算されます。
　震度の計測には、加速度を測れる「加速度型地震計」、かつ「強震計」という種類の地震計が使われます。
　「強震計」とは、大きな揺れを測ることができるかわりに、計測値の詳しさには劣る地震計です。（劣るといっても、我々の感覚的にはおそるべき詳しさです。）
　”ハカリ”の例で考えてみます。キッチンスケールでは人の体重を測れませんし、体重計では1gの違いを測る事は出来ません。同様に、地震計にも測れる値の上限や詳しさの限界があります。理想的には、100kgまでを1g単位で測れるハカリがあればよいですが、そんなものは技術的に難しいでしょうし、いくらするか分かったものではありません。地震計も、技術的・経済的な理由で、測れる上限と詳しさの限界は実質的にトレードオフとなります。
　そして、震度を測ることを目的としたとき、強い揺れを測ることができなければ、致命的な問題です。そこで、多少の詳しさを犠牲にして強い揺れを測れるようにした「強震計」が震度計測に用いられるわけです。
　実際には、強震計に震度を計算するコンピュータを組み合わせた、「震度計」または「計測震度計」と呼ばれる装置がよく使われます。
　震度計は、気象庁の検定の上いくつかの民間企業から販売されています。震度計は、基本的に精密な「サーボ型加速度計」を搭載しているため、数百万円と非常に高価です。しかし、近年は、技術の発展により、スマートフォンの回転検出機能に使用されるような、小型で安価なMEMS型加速度計を採用した震度計も販売されています（出典12など）。
　地震情報の発表に使用される震度計は、地形や地盤の調査の上、候補地を検討して設置され、鉄筋コンクリートなどの頑丈な基礎の上にしっかりと固定されます。また、設置後も定期的な点検が行われます。これらは、誤差の要因を減らし、精確な観測を行うための工夫です（出典14）。

日本の震度の算出方法

　先述の通り、強震計を用いて計測される加速度波形を用いて震度が算出されます。加速度波形は、0.01秒ごとにその瞬間の地面の加速度を記録したものです。波形は東西・南北・上下の3方向（成分）について記録されます。このおかげで、波形から3次元的な揺れの様子を知ることができるわけです。この波形を1分間記録したものに、気象庁が定める以下に示す処理を行うことで、計測震度が求められます。

1. 加速度記録3成分のそれぞれのフーリエ変換を求める
   3成分（方向）の加速度波形それぞれにフーリエ変換という処理をすることで、周波数スペクトル（周波数ごとの強度）を得ます。
2. 地震波の周期による影響を補正するフィルターを掛ける
   フィルターとは周波数ごとの補正係数を表す関数であり、これを周波数スペクトルに掛け算します。「ハイカット」「ローカット」「周期の効果を表すフィルター」の3種類のフィルターをかけます。フィルター関数はDesmosを参照してください。
3. 逆フーリエ変換を行い、時刻歴の波形にもどす
   フィルタ後のスペクトルにフーリエ変換の逆の処理を行うことで、時刻ごとの加速度の形のデータに戻ります。ただし、フィルタの作用で波形は変化しています。
4. 得られたフィルター処理済みの３成分の波形をベクトル的に合成をする
   3成分の加速度を合成し、1つの波形にします。このとき、スカラー量からベクトル量になります。
5. ベクトル波形の絶対値がある値 a 以上となる時間の合計を計算したとき、これがちょうど 0.3秒となるような a を求める
   4.で得られた波形はベクトル量ですから、絶対値をとって大きさを表す波形を求めます。
   ここで、波形全体の中で加速度 x 以上の状態が何秒続いているかを調べ、n 秒続いていたら、「x以上がn秒続く」と言うことにしましょう。「a以上が0.3秒続く」と言えるときのaを求めるのです。実質的には、0.01秒ごとの加速度値を大きい順に並べて、（0.3÷0.01=30）番目の値を求めることと同義です。
6. 5.で求めた a から以下の式で I を計算する

    I = 2 \times log_{10} a + 0.94
   

7. 6.で計算した I の小数第３位を四捨五入し、小数第２位を切り捨てたものを計測震度とする

　手順1～3は、地震動波形の周波数による被害の程度への影響を考慮するための処理です。実際に処理を行う際には、手順7を忘れないようにしましょう。
　先述の通り、これらの処理は、延々と続く地震動波形から60秒分を切り出して行います。当然、波形のどこを切り出すかによって震度の値は異なりますから、実際の運用では、定期的に震度を計算しています。

　手順を見てわかるとおり、計測震度の計算にはフーリエ変換など非常に難しい計算が必要ですから、手計算などほとんど不可能です。また、コンピュータで計算する際も、性能の良いものでもいくらかの時間が必要です。そこで、比較的簡単な計算で計測震度を近似する試み（たとえば出典4）が盛んに行われており、一部は気象庁でも採用されています。

日本の震度の推定

　ある場所で震度の観測結果が得られなかった場合に、学術的に住民へのアンケート調査により震度を推定することがあります。
　また、史料の記述と計測化前の震度の定義などを照らし合わせて歴史地震の震度を推定する試みもあり、奈良文化財研究所ホームページでは推定震度のデータベースが公開されています。

日本の震度の運用

　気象庁、防災科学技術研究所、地方公共団体などにより全国に震度計が設置されており、そのうち他機関による観測点を含む4368か所（2025/12/15時点）のデータが気象庁に送信されます。震度計の分布は気象庁ホームページで閲覧できます。
　このうちどこかで地震による揺れで震度1以上を観測した際には、気象庁から情報が発表されます。情報は報道社などに配信されるほか、気象庁ホームページから誰でも確認できます。情報の種類や発表条件は気象庁のページから確認できます。
　また、緊急地震速報では「予想震度」が発表されます。これは、震源の位置やマグニチュードなどから「距離減衰式」と呼ばれる式を用いた経験的手法で予想されるものです。最近では、これに加えて「PLUM法」と呼ばれる手法により震度計の値（正確にはリアルタイム震度）を加味して震度を予想することもあります。

震度の視覚的表現

　報道などで震度を表現する際、震度階級の「5弱、5強、6弱、6強」はそれぞれ「5-、5+、6-、6+」と表現されることがあります。
　また、震度はしばしば、直観的にわかりやすいように、大きくなるにつれて寒色から暖色に向かう色をつけて表現されます。気象庁は、同庁ホームページ内で使用する震度の配色を、色覚の個人差に配慮して定め、公開しています（出典16）。

外国の震度

改正メルカリ震度階級（アメリカ、韓国など）

　MMI(Modified Mercalli intensity)、改訂メルカリ震度階級、またMM震度階級ともよばれる震度指標であり、I～XIIの12階級で表現されます。アメリカ地質調査所(USGS)、韓国をはじめとした諸外国で使用されており、おそらく海外でもっともメジャーに用いられる震度階級でしょう。
　以前の気象庁震度と同様に、基本的には体感や被害状況によって決定しますが、地震波の最大速度PGVや最大加速度PGAを用いて計測する手法が提案されており（例えば出典5・6）、それらに基づく観測値がUSGSのウェブサイトで公開されています。
　また、気象庁震度との関係も指摘されています（例えば出典7）。

中央気象署地震震度分級（台湾）

　（正しくは繁体字で「中央氣象署地震震度分級」と書きます。）
　台湾の交通部中央気象署により定められ、台湾で使用される震度指標です。2020年に改訂され、日本と同じ10階級（0～4,5弱,5強,6弱,6強,7）で表されるようになりました。日本の震度と近い値を示すことが知られています（例えば出典8）。
　「震度分級」の算出方法を以下に示します。ただし、以下は著者が出典9を基に機械翻訳を使用して作成し、一部修正したものです。

1. 加速度型強震計による3成分の加速度データを用意する。
2. 10Hzのハイカットフィルタを適用し、高周波ノイズを除去する。
3. 3成分を合成し、最大加速度（PGA）を算出する。
4. 震度とPGA範囲の対応表（表1）を用いて震度を算出する。
   算出した震度が5未満の場合、この値を採用し、震度算出処理を終了する。算出した震度が5以上の場合は、次のステップに進む。
5. 生の3成分加速度データを積分し速度波形を求める。同時に、0.075Hzのローカットフィルタを適用して、積分処理により生じる低周波ノイズを除去する。
6. 合成3成分速度波形から最大速度（PGV）を算出する。
7. 震度とPGV範囲の対応表（表2）を用いて震度を算出する。
8. 算出した震度が4未満の場合、震度4とする。それ以外の場合は、算出した値を採用し、震度算出処理を終了する。

表1 震度とPGA範囲の対応表

震度階級	0級	1級	2級	3級	4級	5弱	5強	6弱	6強	7級
PGA(cm/s^2)	<0.8	0.8~2.5	2.5~8.0	8.0~25	25~80	80~140	140~250	250~440	440~800	>800

表2 震度とPGV範囲の対応表

震度階級	0級	1級	2級	3級	4級	5弱	5強	6弱	6強	7級
PGV(cm/s)	<0.2	0.2~0.7	0.7~1.9	1.9~5.7	5.7~15	15~30	30~50	50~80	80~140	>140

中国地震烈度表（中国）

　中国で使用されている震度指標で、英名は「The Chinese Seismic intensity Scale」です。2021年に国家規格「GB/T17742-2020)」として改訂された比較的新しい震度指標です。
　地震波の最大速度PGVや最大加速度PGAをもとに簡単なフローで計算されます。計算手法は規格文書に記載されていますが、そのほとんどが有料アクセスであり、無料で閲覧できるものとしてはこちらのサイトなどが挙げられます。
（リンク先へのアクセス集中防止と記事削除の可能性の観点からウェブアーカイブを使用しています。）

ヨーロッパ震度階級（ヨーロッパ）

　英名は「European Macroseismic Scale（EMS）」、特に最新の規格はEMS-98と呼ばれます。
　震度階はIからXIIの12階級で構成されます。MM震度階級と同様、地震計によって計測されるものではなく、被害状況によって決められます。特徴として、地震被害の広域的な広がりを調査するマクロゾーニングに着目した指標であることが挙げられます（出典10）。

メドヴェーデフ・シュポンホイアー・カルニク震度階級

　英名は「Medvedev-Sponheuer-Karnik scale」、国内では「MSK震度階級」などと呼ばれることが多い震度階級です。MM震度階級とほぼ一致するI～XIIの12階級で構成されます（出典11）。MM震度階級やヨーロッパ震度階級と同様、地震計によって計測されるものではなく、被害状況によって決められます。旧ソ連諸国などを中心に使用され、国際的な標準規格として使用されることもあります。

その他の指標

　震度以外にも地震動の程度を表す指標は多く存在します。そのうちいくつかを見てみます。

長周期地震動階級

　高層建物などで顕著な長周期地震動による被害は震度からは分かりにくいため、長周期地震動階級という指標が新たに作られました。震度と違って、階級は1,2,3,4の4段階です。
　周期を1.6秒から7.8秒まで0.2秒刻みに変えて地震波の絶対速度応答スペクトル（Sva[cm/s]）を計算し、それらの最大値max(Sva)によって以下の表のとおり決定します。

長周期地震動階級	Svaの最大値
1	5≤max(Sva)<15
2	15≤max(Sva)<50
3	50≤max(Sva)<100
4	100≤max(Sva)

PGA,PGV

　地震動の加速度波形の最大値であるPGA[主にcm/s^2やgal]、速度波形の最大値であるPGV[主にcm/sやkine]は、物理的な指標ですが、地震動の評価に用いられることがあります。「中央気象署地震震度分級」などの算出にも用いられ、それらの間接的な使用も含めれば、世界的に使用されているといえます。防災科学技術研究所の強震モニタでは、これらのリアルタイムの値を閲覧できます。

SI値

　スペクトル強度とも呼ばれる指標です。気象庁の震度との対応が指摘されています。また、エレベーターやガス施設の安全装置で広く使用される指標です。東京ガスの供給施設において計測されたSI値は有料で提供されています。また、SI値の計算機能を内蔵したセンサが比較的安価に販売されています。
　地震波の相対速度応答スペクトルを固有周期0.1秒～2.5秒の範囲で平均することで求められます。

結び

　最後まで読んでいただきありがとうございます。震度の2文字には一筋縄ではいかなかった歴史的経緯と、先人の並々ならぬ努力が秘められています。世界にも類を見ないほどに高度な日本の震度指標はもちろん、それぞれ様々な背景で考案された海外の震度指標も、非常に興味深いものです。震度を考えるには、地震学・物理学的視点だけでなく、地理的、行政の視点も欠かせません。地震情報を見るときには、ぜひ、震度とは何かを意識してみてください。
　記事内容に誤りがあればご指摘ください。

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出典

1. 気象庁「気象庁震度階の変遷と震度階級関連解説表の比較」
2. 気象庁「震度の活用と震度階級の変遷等に関する参考資料」
3. 気象庁「計測震度の算出方法」
4. 㓛刀 卓ほか「震度のリアルタイム演算に用いられる近似フィルタの改良」
5. C. B. Wordenほか「Probabilistic Relationships between Ground‐Motion Parameters and Modified Mercalli Intensity in California」
6. David J. Waldほか「Relationships between Peak Ground Acceleration, Peak Ground Velocity, and Modified Mercalli Intensity in California」
7. 功刀 卓「K-NET強震計記録に基づく気象庁計測震度と計測改正メルカリ震度の関係」
8. 台湾・中央氣象署「地牛翻身新指標—震度分級知多少」
9. 台湾・中央氣象署「震度新分級 應變更實用」
10. 岡田成幸「防災学に必要な地震動入力尺度について考える」
11. 日本原子力研究開発機構 原子力百科事典 ATOMICA「MSK震度階」
12. 株式会社ナレッジフォーサイト「ゆれMON Special、HYPER」
13. 鳥取県資料
14. 気象庁「正確な震度観測を行うために」
15. 気象庁「長周期地震動階級および長周期地震動階級関連解説表について」
16. 気象庁「気象庁ホームページにおける気象情報の配色に関する設定指針」
17. 佐藤春夫、西村太志、長谷川昭「地震学」（書籍）
18. 井出哲「絵でわかる地震の科学」（書籍）