| Project Area | Science of Slow to Fast Earthquakes |
|---|
| Project/Area Number |
21H05205
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
加藤 愛太郎 東京大学, 地震研究所, 教授 (20359201)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武村 俊介 東京大学, 地震研究所, 助教 (10750200)
矢野 恵佑 統計数理研究所, 統計基盤数理研究系, 准教授 (20806070)
中野 優 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー代理 (40314041)
松田 孟留 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (50808475)
内田 直希 東京大学, 地震研究所, 教授 (80374908)
内出 崇彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (80713049)
三井 雄太 静岡大学, 理学部, 准教授 (80717950)
小寺 祐貴 気象庁気象研究所, 地震津波研究部, 主任研究官 (80780741)
竹尾 明子 東京大学, 地震研究所, 助教 (90756933)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
|
| Budget Amount *help |
¥171,080,000 (Direct Cost: ¥131,600,000、Indirect Cost: ¥39,480,000)
Fiscal Year 2025: ¥36,010,000 (Direct Cost: ¥27,700,000、Indirect Cost: ¥8,310,000)
Fiscal Year 2024: ¥49,400,000 (Direct Cost: ¥38,000,000、Indirect Cost: ¥11,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Fiscal Year 2022: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000)
Fiscal Year 2021: ¥44,850,000 (Direct Cost: ¥34,500,000、Indirect Cost: ¥10,350,000)
|
|---|
| Keywords | Slow地震 / Slow-to-Fast地震現象 / 情報科学 / 地球物理学 / 地震カタログ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
専門分野の異なる情報科学と地球物理学の研究者が共同して研究を進めることで、地震・測地データに最適なデータ駆動型の解析手法を新たに開発し、データに潜むSlow地震・Fast地震のシグナルの検出や活動様式・震源特性を明らかにする。また、地震ビッグデータを活用して、Slow地震・Fast地震のモニタリング手法を情報科学技術に基づいて刷新し、Slow地震・Fast地震活動のカタログ構築を進める。カタログを利用することで、現象の統計科学的特徴を明らかにし、Slow-to-Fast地震現象の地球物理学的な理解を深める。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
地震波スペクトログラムに基づき、低周波微動・通常地震・ノイズを分類するCNNモデルを開発し、高精度な識別性能を示した。さらに、複数の観測点における連続波形記録を用いた教師なし学習法により微動の自動検出を実現した。観測点クラスタリングに基づく微動検出のデータフローも構築し、日本海溝沿いの海域データを用いた検証により、誤検知の低減効果を実証した。また、地震カタログ等に含まれる変数間の依存関係をデータ駆動的に抽出する手法や、地殻ブロックの客観的同定手法を開発した。さらに、地震計アレイ計測によって得られる多変量信号データに対して、特異値縮小型の推定量を用いた雑音除去手法を提案した。
連続波形記録から機械学習モデル等を用いて半自動的に包括性の高い震源カタログを構築する処理方法を確立し、実際に群発地震活動への適用を通じてその有効性を示した。また、南海トラフ沿いにおける浅部超低周波地震の検知下限を評価し、A01・A02・B03班との連携により、浅部Slow地震の包括的なレビューを執筆した。さらに、東北沖の海底下で発生する小地震とSlow地震との関連性、ならびに2011年東北地方太平洋沖地震前に加速的なすべりが存在したかについても検討を行った。多重スペクトル解析を用いて日本全国の小地震の震源過程の複雑性を明らかにした。阿蘇山周辺のF-netデータに対してベイズ振動子分解を適用し、約11秒周期の振動子が持続的に活動していたことを定量的に示した。繰り返し地震の探索プログラムの開発も進めている。
四国中央部と鬼界カルデラにおいて光ケーブルを用いたDAS観測を実施し、数か月間の連続記録を取得した。四国中央部ではSlow地震活動の検出に成功するとともに、測線付近における微小地震クラスターの震源決定を実現した。鬼界カルデラでは震源決定を行いカルデラ直下において地震活動が現在も続いていることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Slow & Fast地震の検出手法開発やカタログ構築など、引き続き成果が挙がっており、研究は概ね順調に進展しているといえる。日本海溝沿いの微動について、S-netデータを用いた新たなカタログ構築に向けた手法開発が順調に進行しており、期待した通りの性能が確認された。また、連続波形記録から教師なし学習を用いて微動を抽出する手法において、複数観測点の情報を統合することに成功した。さらに、ベイズ振動子分解により、先行研究で使用されたバンドパスフィルタによる火山性長周期微動イベントの検出に対して、データ駆動的な裏付けを提供する成果が得られた。特異値縮小型のノンパラメトリック推定量に関する研究は、情報理論のトップジャーナルに採択された。既存のSlow地震からFast地震を繋ぐ時間領域におけるシグナル検出を行うため、ノイズレベルの高いハイレートGNSSデータの処理方法について改善が進められ、精度の向上が図られた。
南海トラフ沿いの浅部Slow地震活動に関しては、検知下限の評価や、複数分野の知見を統合した総合理解の構築など、重要な進展が得られた。一方で、Slow地震カタログの整備や震源物理に関する理解の深化は、今後の課題である。東北沖では、Slow地震の発生メカニズムに関連し、小規模地震および繰り返し地震の分布に関する新たな解釈が得られた。能登半島での群発地震活動においては、高速な流体移動が発生していたことを明らかにし、国内外の研究コミュニティから高い関心を集めた。繰り返し地震の探索プログラムの開発および実行環境の整備も着実に進行している。また、Slow地震の滑り速度の時間変化を明らかにすることを目的とした、光ファイバーと広帯域地震計による合同観測に向けた準備も計画通り進められた。鬼界カルデラにおいては、光海底ケーブルを用いた観測を予定通りに実施し、良好な観測データを取得した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発した手法とその改良をもとにSlow-to-Fast地震の網羅的な検出を行う。S-netデータを用いて日本海溝沿いの微動カタログを作成し、既存の手法・カタログに対する優位点を実証する。また、微動マイグレーション手法を群発地震活動に適用することで、群発地震を駆動する物理プロセスを解明する。引き続き、教師あり学習を用いてテクトニック微動の活動様式の分類や特徴抽出を試みる。ベイズ振動子分解で検出された約11秒周期の振動子について、振幅・周波数と噴火活動との関連などを調べる。特異値縮小型のノンパラメトリック推定量について、地震・測地データへの応用可能性を模索する。駿河湾浅部で発生する自発的なスロースリップの検出を目指すとともに、房総半島沖で観測されるスロースリップの多様性に焦点を当てる。
海域・陸域の地震観測網の波形データに機械学習モデルを適用し、震源再決定やテンプレートマッチングを通してSlow地震・Fast地震のカタログ構築を進める。海底地震計の地盤増幅効果を除去し、浅部Slow地震の運動学的特徴（地震波エネルギー、モーメントレート関数など）の正確な推定を実施し、震源物理過程の理解を深める。また、構築されたカタログの統計的な特徴を抽出する。繰り返し地震探索プログラムの実フィールド波形データへの適用試験を行い、性能や改善点を確認する。小地震の震源過程の複雑性の原因を探究するために、震源分布や震源スペクトル解析を実施し、震源過程の特性を明らかにする。4-5年目は予定通り、光ファイバーと広帯域地震計の合同観測を行いSlow地震発生時の滑り速度の推定を試みる。火山性地震の観測・解析を行い、南海トラフのSlow地震との類似性を明らかにする。取得したDASデータを最大限活用するためのイベント検出、震源決定手法を高度化し、地震観測能力の向上を図る。
|
