南海トラフ巨大地震（なんかいトラフきょだいじしん）は、主に以下の2つの意味で用いられる。
フィリピン海プレートとユーラシアプレート（アムールプレート）とのプレート境界の沈み込み帯である南海トラフ沿いを震源域として過去に起こった巨大地震を指す石橋（2014）, p2-8. p98 - 107.瀬野徹三(2012): 「南海トラフ巨大地震 -その破壊の様態とシリーズについての新たな考え」, 地震 第2輯, 2012年。南海トラフ沿いの巨大地震（なんかいトラフぞいのきょだいじしん）とも呼ばれる宇津『地震の事典』p582.理科年表（2018）, p734, p736, p737 - 738, p743.松岡裕美・岡村眞（2011）: , 地震予知連絡会会報, 第87巻, 12-2.。南海トラフ沿いの巨大地震は、約100年〜200年に一回の間隔で発生しており、時に超巨大地震となることもある小山順二, 都筑基博, 蓬田清, 吉澤和範（2013）: 2011年東北沖超巨大地震が明らかにした超巨大地震の多様性, 北海道大学地球物理学研究報告, 76, 129-146.。 過去に起こった地震も含めて、南海トラフ沿いで起こると想定される大規模地震を南海トラフ地震といい、南海トラフ沿いで想定される地震のうち、科学的に想定されている最大クラスの南海トラフ地震を特に南海トラフ巨大地震という。
本項目では、上記の 1, 2 の両方を、2011年8月に内閣府に設置された「南海トラフの巨大地震モデル検討会」が検討を行っている想定防災 「南海トラフ巨大地震 その時、何が起こるのか」【動画】防災 「南海トラフ地震 どうする? どうなる?」【動画】を含めて解説する。
南海トラフでは昔から東海地震、東南海地震、南海地震の3つの大地震が繰り返し発生しており、2000年代にはこれらの3つが連動して起きる連動型地震に付いての想定がなされてきた（東海・東南海・南海地震）。しかし、2011年にM9.0の東北地方太平洋沖地震が発生して以降想定が全面的に見直され、想定震源域も従来の2倍に拡張され最大でM9クラスの「巨大西日本地震」が発生する可能性があるとされた。また南海地震の西側、南海トラフの西端の日向灘では日向灘地震が繰り返し発生しており、南海トラフ巨大地震では3連動地震に加え、日向灘地震も想定震源域に含んで想定している。
南海トラフの地震の特徴と「地震像」 thumb|300px|Mw 9.1の最大規模となる南海トラフ巨大地震の想定震源域（2013年、地震調査研究推進本部 地震調査委員会）
南海トラフの地震は、約90 - 150年（中世以前の発生記録では200年以上）の間隔で発生し、東海地震、東南海地震、南海地震の震源域が毎回数時間から数年の期間をおいてあるいは時間を置かずに同時に3つの地震が連動していること（連動型地震）が定説だった。一方で、1605年慶長地震は南海トラフを震源とすることに異論が出されており、南海トラフの地震は200年程度の間隔で発生すると考えるのが自然な姿であるという見解も存在する松浦律子(2014): , 歴史地震, 第29号, 263.。最も新しい昭和の地震は地震計による観測記録、それより古い地震は地質調査や文献資料からそれぞれ推定されており、今後も同じような間隔で発生すると推測されている。いずれもマグニチュードが8以上になるような巨大地震で、揺れや津波により大きな被害を出してきた。
なお、その後の研究により、地震が起こるたびに震源域は少しずつ異なることがわかった。例えば、同じ南海道沖の地震でも1854年安政南海地震は南海道沖全域が震源域となったのに対して、1946年昭和南海地震は西側4分の1は震源域ではなかったと推定されている。また一方で東京大学地震研究所の瀬野徹三は、東海・東南海・南海といった3地震の分類を変える必要を挙げ、南海トラフの東端の震源域（東南海の一部および東海）と連動して静岡付近まで断層の破壊が進む「安政型」、その震源域と連動せず静岡までは断層の破壊が起きない「宝永型」の二種類に分類することができるという説を唱えている。
1498年明応地震以降は文献資料が豊富で発生間隔も100年前後で一定していると考えられてきた（下の南海トラフの地震の発生領域（従来説）の図表）。しかし、それ以前は東海道沖の地震の発生記録がほぼないほか、1361年正平地震以前の間隔は記録に欠損があり、例えば13世紀前半と見られる津波や液状化の痕跡は複数の箇所から発見されており、記録を補うものと考えられている一方で、1096年永長地震以前は確かな証拠は無く津波堆積物の研究から100年と200年の周期が交互に繰り返されているとする説もある「」 西日本新聞、2011年9月30日付。液状化跡は内陸局地地震の可能性や推定年代幅の問題もあるため、なおの検討が必要である石橋（2014）, p79 - 80.。他方、地震連動の発生の様子をプレートの相対運動やプレート境界の摩擦特性からシミュレーションする試みもあり、連動性は再現されたが地震発生間隔などが歴史記録と一致しない点もある堀高峰（2006）: 『歴史地震』 第21号, 253.平原和朗, 坂本登史文: 京都大学理学研究科。
南海トラフ全域をほぼ同時に断層破壊した地震は規模が大きく、1707年宝永地震は日本最大級の地震とされている。1854年安政地震は昭和地震より大きかったが都司（2012）, p133 - 135.、宝永地震は安政地震よりさらに大規模であった。例えば須崎（現・高知県須崎市）では安政津波は5 - 6m地点に留まっているが、宝永津波は標高11m程度の地点、場所によっては18m地点まで達した都司（2012）, p174-180.。土佐藩による被害報告では安政地震で潰家3,082軒・流失家3,202軒・焼失2,481軒に対し、宝永地震では潰家5,608軒・流失家11,167軒と格段に多くなっている都司（2012）, p129 - 130.。安政津波で壊滅し亡所となった集落は土佐国で4箇所であるが、『谷陵記』に記された宝永津波の亡所は81箇所にも及んだ都司（2012）, p79.。21世紀に入ってからの研究により、高知県土佐市蟹ヶ池に宝永地震による特大の津波堆積物が見出されたが、この宝永地震と同様に津波堆積物を残す規模の地震痕跡は300 - 600年間隔で見出されることが分かった。さらに、宝永地震よりも層厚の約2,000年前と推定される津波堆積物が見出され、宝永津波より大きな津波が起きた可能性が指摘されている。
また、昭和南海地震でも確認されたように、単純なプレート間地震ではなく、スプレー断層（主な断層から分かれて存在する細かな分岐断層）からの滑りをも伴う可能性も指摘され、南海トラフ沿いには過去に生じたと考えられるスプレー断層が数多く確認される 地震調査研究推進本部 2001年。一方、震源域が広いと顕著になる長周期地震動の発生も予想され、震源域に近い平野部の大都市大阪や名古屋などをはじめとして高層ビルやオイルタンクなどに被害が及ぶ危険性が指摘されている石橋克彦「」 日本自然災害学会『自然災害科学』21巻3号、2002年、190 - 198頁 。これらに関連して、古文書にはしばしば半時（はんとき、約1時間）に渡る長時間強い振動が継続したと解釈できるような地震の記録が見られるが、これは大地震に対する恐怖感が誇張的な表現を生んだとする見方もある一方、連動型地震のように震源域が長大になれば破壊が伝わる時間も長くなり、そこからまた別の断層が生ずるなど長い破壊時間をもつ多重地震となって、本震後の活発な余震なども相まって実際の揺れを表現したものとする見方もある間城（1995）, p10 - 12.石橋克彦「」 日本地球惑星科学連合『地球惑星科学関連学会2000年合同大会予稿集』Sl-017、2000年。
以上のように南海トラフにおける海溝型地震は、繰り返し起こる「再帰性」と複数の固有地震の震源域で同時に起こる「連動性」が大きな特徴となっている。さらに、南海トラフは約2000万年前の比較的若いプレートが沈み込んでおり、薄くかつ温度も高いため、低角で沈み込みプレート境界の固着も起こりやすく、震源域が陸地に近いので被害も大きくなりやすい中央防災会議、2007年、7頁(§1-1-1)。南海トラフにおける、フィリピン海プレートとユーラシアプレート（アムールプレート）とのプレート間カップリングは100 %に近くほぼ完全に固着し、1年に約6.5cmずつ日本列島を押すプレートの運動エネルギーはほとんどが地震のエネルギーとして開放されると考えられている。しかし紀伊半島先端部の潮岬沖付近に固着が弱く滑りやすい領域があり、1944年昭和東南海地震、1946年昭和南海地震はいずれもこの付近を震源として断層の破壊がそれぞれ東西方向へ進行したことと関連が深いと見られている橋本学, 小林知勝, 田部井隆雄(2005)：。
また、この地震により発生するとされる災害を「東日本大震災」に倣い「西日本大震災」と呼称する場合がある週刊東洋経済（第6329号 2011年6月4日号）、鎌田浩毅 『西日本大震災に備えよ : 日本列島大変動の時代』 PHP研究所〈PHP新書〉、2015年、鎌田浩毅 京都大学大学院 人間環境学研究科 教授 「被害は東日本大震災の10倍超」2030 - 40年に想定される西日本大震災という時限爆弾。京都大学大学院人間環境学研究科の鎌田浩毅教授も南海トラフ巨大地震が相模トラフ巨大地震を引き起こすと想定し、この2つの連動型地震を“スーパー南海地震”と呼称している鎌田浩毅 京都大学大学院 人間環境学研究科 教授 史上最悪「スーパー南海地震」発生で東京・横浜・名古屋はどうなる?。2011年3月の東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）発生後南海トラフ巨大地震への懸念が浮上したことを受けて、日本政府は中央防災会議に「南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ」を設けて対策検討を進めた。同ワーキンググループは2012年7月にまとめた中間報告において、南海トラフで想定される最大クラスの巨大地震を「東日本大震災を超え、国難ともいえる巨大災害」と位置づけている中央防災会議、2012年、1頁。
土木学会は2018年6月7日、発生後20年間の被害総額が最大1410兆円に達する可能性があるとの推計を発表した「南海トラフ地震 経済被害1410兆円／土木学会 長期推計/インフラなど復旧が負担」『日本経済新聞』夕刊2018年6月7日（2018年6月7日閲覧）。。
地震発生確率 地震調査委員会が2025年9月26日に公表した長期評価の改訂版によると、同年1月1日時点における今後30年以内の次の南海トラフ巨大地震の発生確率は、高知県室津港の隆起量をもとにした時間予測モデルにより60 - 90%程度以上、他のプレート境界地震の評価で用いられる発生間隔のみを用いるモデルにより20 - 50%とする2つの発生確率が併記されている。これらは科学的に優劣を付けられるものではないが、防災対策推進の観点から、より高い前者の確率値を強調することが望ましいとしている。
時間予測モデルを用いる場合
「時間予測モデル（time predictable model）」は地震による変位量と次回の地震までの回復時間が比例するというモデルであり、これに相対する「すべり予測モデル（slip predictable model）」は前回の地震からの歪蓄積時間と地震による変位量が比例するモデルである。しかしどちらのモデルも不完全であることは明白であるとされるT.Lay（2002） p676 - 681.。
多くの断層は弱いながらも時間予測モデルに従う傾向があり、1977年に島崎邦彦は南海トラフ沿いの地震についても時間予測モデルが適用できるのではないかと考えた。
次に発生する可能性のある地震として、従来よりも幅広くM8 - 9クラスの地震を対象としている。高知県室津港の歴代南海地震（宝永・安政・昭和）における隆起量と、発生間隔との関係に基づく「時間予測モデル」島崎邦彦, 1977,「5. 地震の繰り返し発生の単純なモデルと東海地域の地殻変動」, 地震予知連絡会東海部会資料, 32-40Kunihiko Shimazaki, Takashi Nakata（1980）: Time-predictable recurrence model for large earthquakes, Geophysical Research Letters, Volume 7, Issue 4, 279 - 282.地震調査委員会、2013年5月、説明文44-45頁を元にすると、次回のM8クラスの地震は昭和南海地震から88.2年後と推定され、これを元に下記の確率が計算された。
+ 発生確率などの評価 領域 様式 規模（M） 30年以内の発生確率 南海トラフ プレート間地震 M8 - 9 クラス 2013年1月1日時点 60% - 70% 程度地震調査委員会、2013年5月、主文13頁 2018年1月1日時点 70 - 80 % 程度 - 地震調査委員会2025年1月1日時点80 % 程度2025年1月1日時点（改訂）60 - 90 % 程度以上
室津港の昭和南海地震における隆起量は、潮位の変化から求められた115 cm（津呂）沢村武雄(1951): 「南海地震に伴つた四國の地盤變動に封する一考察」 『地学雑誌』 1951年 60巻 4号 p.190 - 194, 、安政南海地震は室津港を管理していた港役人である久保野家の記録にある四尺（1.2 m）今村明恒, 1930,「南海道大地震に關する貴重な史料」 『地震 第1輯』 2巻 5号 p.326-328, 、宝永地震は久保野家の記録にある地震前と地震52年後の水深の差である五尺 （1.5 m）を52年間の変動で補正した値である1.8 mが推定されている。
時間予測モデルによって推定される88.2年を平均活動間隔にあてはめ、正平から昭和に至るまでの活動間隔のバラつきから最尤法で求めた変動係数（標準偏差）αの値は0.20であり、データが少ない点を考慮してαを0.20 -0.24とした。確率密度関数としてBPT（Brownian Passage Time）分布を用いて30年以内の発生確率が計算された。
次に最大クラス（M9超）の地震が発生する可能性もあるが、その発生頻度は（古いものも含めて）100 - 200年間隔で発生している地震に比べて「1桁以上低い」とされた地震調査委員会、2013年5月、主文6,12,13頁。
時間予測モデルを適用することについて以下の問題点が指摘されている地震調査委員会、2013年5月、説明文45-46頁。 南海トラフ沿いの巨大地震の震源域に多様性が認められるにもかかわらず室津港の隆起のみで評価できるか。 隆起量がそれを回復する時間に比例するならば、平常時の室津港の沈降速度は13mm/年となるが、水準測量による沈降速度5-7mm/年と大きく異なる。 島崎邦彦が時間予測モデルが適用できると挙げている地震は昭和南海地震の他、宝永と安政の2つの地震のみである。白鳳地震以降から適用するなら時間予測モデルは成立していないとの指摘もあるRubinstein, J.L., W.L. Ellsworth, K.H. Chen, and N. Uchida（2012）: The Time and Slip-Predictable Models Cannot be Dependably Used to Predict Earthquake Behavior 1: Repeating Earthquakes, J. Geophys. Res., v. 117, B02306, 。 また、ある地震（この場合、南海トラフの地震）が他の地震に誘発される場合があるならば、発生時期が誘発で拘束されるため時間予測モデルは成立しない遠田（2016）, p213 -215.。
地殻変動量に用いられた室津港の水深の変化の誤差が考慮されておらず、また地震前の水深の計測日が不明など久保野家の記録を用いた変動量そのものに疑義があり、問題点が多く指摘されているにもかかわらず、あたかも科学的な判断のみで結論されたと見做される状況を招いたとの批判がある橋本学, 2020, 南海トラフ地震の評価に時間予測モデルを適用することに妥当性はあるか？JpGU-AGU Joint Meeting 2020, SSS17-05。
発生間隔のみで評価する場合 また、他のプレート境界地震の評価と同じく発生間隔のみを用いて評価する方法もあるが、これも異論のある1605年慶長地震を南海トラフの地震として含めるか否か、また684年白鳳地震以降のすべての地震の年代を用いるか、1361年正平地震以降か、確実な1707年宝永地震以降とするかによっても平均発生間隔は大きく異なる。ここで安政や昭和のように東西で分かれて発生した場合は1サイクルとして扱っている地震調査委員会、2013年5月、説明文41-44頁。
+ 30年以内の発生確率（時間予測モデルを用いない場合） ケース 平均活動間隔 2013年時点（最尤法） 2025年時点（最尤法） 2025年時点（ベイズ推定） (I) 白鳳以降全て 157.6年 10 %程度（α=0.40） 20 %程度 8 - 20 % (II) 慶長を除く白鳳以降 180.1年 6 %（α=0.37） 10 %程度 1 - 10 % (III) 正平以降全て 116.9年 20 %程度（α=0.20） 40 %程度 20 - 50 % (IV) 慶長を除く正平以降 146.1年 10 %程度（α=0.35） 20 %程度 4 - 30 % (V) 宝永以降 119.1年 30 %程度（α=0.34） 40 %程度 6 - 40 %
歴史
thumb|300px|南海・東南海・東海地震の震源域
歴史記録からは、南海トラフ沿いの東半分および西半分の震源域が、時間差、またはほぼ同時に連動して発生したと推定されるが、南海トラフの地震の内、煤書きの地震計記録など辛うじて機器観測の記録が存在するのは昭和地震のみであり中日新聞社会部編、『東南海、三河大地震の真相「恐怖のM8」』、1983年間城（1995）, 見開き.、詳しい歴史史料が残り、ある程度震源域を特定できるのは江戸時代以降の安政地震および宝永地震までである。これより前に発生した地震については、史料も乏しく断片的なものに限られ矢田（2009）, p193 - 195.、その震源域については諸説ある。また、慶長地震は南海トラフの地震としては疑わしいとする意見が出され、康和地震も南海道沖の地震とする説に疑義が出されている。古村(2015)は、南海トラフの地震の発生時期を見直し、確実なものに限ると、東海道沖側では平均180年間隔、南海道側では平均252年間隔となるとしている（下の南海トラフの地震の発生領域〈見直し後〉の図表を参照）古村孝志, 2015,, 南海トラフ広域地震防災研究プロジェクト研究交流会。
従来は震源域が、南海地震・東南海地震・東海地震、或いはA（土佐海盆）・B（室戸海盆）・C（熊野海盆）・D（遠州海盆）・E（駿河湾）のセグメントに区分されてきた 地震調査委員会、2013年5月、説明文16頁。なお、南海地震はA（土佐海盆）・B（室戸海盆）、東南海地震はC（熊野海盆）・D（遠州海盆）、東海地震はE（駿河湾）における地震に概ね該当する。しかし、宝永地震はA（土佐海盆）の南西側に位置する日向海盆における日向灘地震も連動した可能性が指摘されTakashi Furumura, Kentaro Imai, and Takuto Maeda（2011）: A revised tsunami source model for the 1707 Hoei earthquake and simulation of tsunami inundation of Ryujin Lake, Kyushu, Japan, Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume 116, Issue B2.、また単なる3連動地震ではない別物の巨大地震との説も浮上している松浦律子, 中村操, 唐鎌郁夫(2011): , 歴史地震, 26号, 89.。1498年の明応地震は南海地震と日向灘地震が連動した可能性も指摘されている。
+ 南海トラフの地震の発生領域（従来説） 地震調査委員会、2013年5月、主文10頁 Z日向海盆 A土佐海盆 B室戸海盆 C熊野海盆 D遠州海盆 E駿河湾 連動時の間隔 石橋（2002）による発生領域:確実:確実視:可能性がある:説がある:津波地震 684年 白鳳地震 同時期 887年 仁和地震 同時期 1096/1099年 永長・康和地震 2年2カ月間隔あるいは同時石橋克彦（1999）: 文献史料からみた東海・南海巨大地震, 地學雜誌, Vol.108, No.4石橋克彦(2016): , 歴史地震, 第31号, 81-88. 1361年 正平（康安）地震 同時期寒川（1997）, p20.あるいは2日間隔など 1498年 明応地震 同時あるいは近い間隔 1605年 慶長地震 不明 1707年 宝永地震 同時地震調査委員会、2013年5月、説明文25頁 1854年 安政地震 32時間間隔 1944/1946年 昭和地震 2年間隔
+ 南海トラフ地震の発生領域（見直し後） Z日向海盆 A土佐海盆 B室戸海盆 C熊野海盆 D遠州海盆 E駿河湾 地震サイクルの再来間隔 南海道沖 東海道沖 古村（2015）による発生領域:確実:可能性がある 684年 白鳳地震 - 887年 仁和地震 203年 203年 1096年 永長地震 474年 209年 1361年 正平（康安）地震 265年 1498年 明応地震 346年 137年 1707年 宝永地震 209年 1854年 安政地震 147年 147年 1944 / 1946年 昭和地震 92年 90年
年表 地震調査委員会（2013年）により巨大地震の震源域とされた南海トラフ地域を震央とする地震のうち、東海地震・東南海地震・南海地震の震源域で発生した可能性がある9サイクルの巨大地震地震調査委員会、2013年5月、主文10頁および説明文別表を示した。参考として、その前後に発生した西南日本内陸の大地震や火山噴火、および近隣地域のプレート間巨大地震のほか、しばしば地震の前後に発生する富士山や伊豆諸島の火山噴火を記した。 出典：日付・震源・規模・震度など被害以外の要素については、1922年以前は日本地震学会吉井敏尅「日本付近のおもな被害地震年代表」、日本地震学会、2013年6月4日閲覧。、1923年以降は気象庁「」気象庁、2013年6月4日閲覧による。被害については、文章毎に注記しているが、主に日本地震学会と地震調査委員会（2013年）地震調査委員会、2013年5月、説明文別表を参考として他の出典から加筆した。 地震発生年月日の欄の日付は、慶長地震以降はグレゴリオ暦、明応地震以前はユリウス暦（カッコ内はグレゴリオ暦）。
地震発生年月日または発生間隔 震央地名 北緯(°N) 東経（°E） 深さ(km) 規模（M） 最大震度 概要 紀元（西暦）頃（弥生時代） - M9級の超巨大地震の可能性が疑われている。高知県土佐市宇佐の海岸から200m以上離れた蟹ヶ池で、津波による宝永地震の厚さ50cm前後をも超える堆積物が発見されている, 南海トラフの巨大地震モデル検討会, 第2回会合, 2011年松岡裕美, 岡村眞(2011): , 日本地球惑星科学連合2011年大会講演要旨, SSS035-P02。 允恭年間頃（5世紀前半） - 静岡県坂尻遺跡および大阪府久宝寺遺跡の液状化跡、天理市赤土山古墳に地滑り跡から、この時期に南海トラフ巨大地震が発生したと推定される寒川（2007）, p23 - 27.。 684年11月26日（11月29日）（天武13年10月14日） - 白鳳地震当日、伊豆諸島で噴火があり島が生じたと解釈できる記録がある。 684年11月26日（11月29日）（天武13年10月14日） 8Mw 8 - 9, 平成23年度中国地方建設技術開発交流会 白鳳地震（天武地震）。『日本書紀』の伊予湯泉の停止、土佐の記録は南海道沖の巨大地震を示唆するものであるが」, 『地震防災』 学術図書出版, 1498年明応東海地震 -津波で外海とつながった浜名湖- 。（著者によるWeb再掲示）、地質調査により同時期に東海道沖でも巨大地震が発生したと推定され、南海トラフほぼ全域が震源域の宝永型の可能性がある寒川（2007）, p38-39.石橋克彦「文献史料からみた東海・南海巨大地震 1.14世紀前半までのまとめ」『地學雜誌』108巻、4号、399 - 423頁、1999年 。諸国で山崩れ、家屋、社寺の倒壊多数。津波の襲来後、土佐で船が多数沈没、田畑約12平方キロメートルが没して海となったと記録されている今村明恒（1941）、「白鳳大地震」 『地震 第1輯』 1941年 13巻 3号 p.82 - 86, 。地震の前後に伊予温泉や紀伊の牟婁温泉の湧出が止まった記録がある。 約203年間 864年（貞観6年5月） - 866年頃 富士山貞観大噴火小山真人「貞観六 - 七年（864 - 866初頭）噴火」、富士山歴史噴火総解説 第2版、2007年3月 869年7月9日（7月13日）（貞観11年5月26日夜） 貞観地震（東北地方の日本海溝沿いのプレート間巨大地震と推定される） - M 8.3、Mw8.4以上と推定「三陸沖から房総沖にかけての地震活動の長期評価（第二版）について 」地震調査研究推進本部 地震調査委員会、2011年11月25日公表・2012年2月9日変更、16頁。