Optimal design of tsunami observation system for source characterization

• Project/Area Number: 17F17055
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Natural disaster / Disaster prevention science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐竹 健治 東京大学, 地震研究所, 教授 (20178685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MULIA IYAN 東京大学, 地震研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 津波 / 観測点分布

Outline of Annual Research Achievements

インドネシア・ジャワ島南方海域を対象に，津波観測システムの最適配置デザインを定量的に推定した． 世界の超巨大地震（M9クラス）の震源断層モデルを特性化して得られた統計モデルに基づいて12通りの断層モデルを検討した．波源解析に加えて津波予報への適用のため，津波が沖合観測点で観測されてから沿岸に到達するまでの猶予時間を考慮して，最適な観測点配置を推定し，さらに，沖合観測点から予想される沿岸での津波高と実際の津波高との差を考慮して最適化したところ，最少必要な観測点は6点であることが明らかとなった．
津波波源と断層面上のすべり分布を2段階に分けて推定する手法を開発した．まず，沿岸及び沖合の津波波形データを用いて，波源域の水位分布を，等間隔に配置した基底関数の和として求める．次に基底関数の配置を最適化して，より詳細な水位分布を求める．第2段階では，波源域の水位分布から断層面上のすべり分布を求める．この際に，最適な断層面の位置や傾斜角などの最適パラメーターを推定する．従来の方法だと，これらのパラメーターを変えるたびに津波計算を繰り返す必要があったが，提案した手法では計算量を劇的に軽減できる．この手法を，2004年南海トラフ（紀伊半島沖）の地震（M7.4）や2017年メキシコ地震に適用した．
また，実時間における津波遡上域の推定法（NearTIF）の改良を行った．NearTIFは，あらかじめ想定した多数の断層モデルから計算した沖合の津波波形をデータベース化し，実際の地震が発生した際に，地震波解析や観測された津波波形から推定した震源モデルから沿岸沖での津波波形を計算し，データベース上の津波波形に最も近いものを抽出して，その遡上域を選ぶという手法である．NearTIFでは津波波形の比較を行っていたが，本研究では，対象領域周辺の水位分布を比較することにより，時間の短縮と精度の向上が得られた．

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Adaptive Tsunami Source Inversion Using Optimizations and the Reciprocity Principle (2018)
  • Author(s): Mulia Iyan E.、Gusman Aditya Riadi、Jakir Hossen M.、Satake Kenji
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 123 Issue: 12 Pages: 10749-10760
  • DOI: 10.1029/2018jb016439
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimum sea surface displacement and fault slip distribution of the 2017 Tehuantepec earthquake (Mw 8.2) in Mexico estimated from tsunami waveforms (2018)
  • Author(s): Gusman, Aditya Riadi; Mulia, Iyan E; Satake, Kenji
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 45 Issue: 2 Pages: 646-653
  • DOI: 10.1002/2017gl076070
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Alternative to nonlinear model for simulating tsunami inundation in real-time (2018)
  • Author(s): Mulia, I.E., Gusman, A.R., and Satake, K
  • Journal Title: Geophysical Journal International Volume: 214 Issue: 3 Pages: 2002-2013
  • DOI: 10.1093/gji/ggy238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimal design for placements of tsunami observing systems to accurately characterize the inducing earthquake (2017)
  • Author(s): Mulia, I. E., Gusman, A. R., and Satake, K.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 44 Issue: 24 Pages: 12106-12115
  • DOI: 10.1002/2017gl075791
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient placement of tsunameters for source characterizations around the Nankai Trough, Japan (2018)
  • Author(s): Mulia, I., Gusman, A.R., and Satake, K.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Tsunami inundation forecast based on precomputed scenarios and pattern recognition algorithms (2018)
  • Author(s): Mulia, I., Gusman, A.R., and Satake, K.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Transformation from Low- to High-Resolution Model for a Rapid Tsunami Inundation Forecast (2018)
  • Author(s): Mulia, I., Gusman, A.R., and Satake, K.
  • Organizer: 15th Annual AOGS meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Applying face recognition algorithms for tsunami inundation forecasts (2018)
  • Author(s): Mulia, I., Gusman, A.R., and Satake, K.
  • Organizer: EGU 2018 General Assembly,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an adaptive tsunami source inversion with optimization and reciprocity principle (2018)
  • Author(s): Mulia, I., Gusman, A.R., Hossen, J., and Satake, K.
  • Organizer: AGU 2018 Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Improving tsunami forecasts by assimilating sea surface heights observed from commercial ships and airplanes (2017)
  • Author(s): Mulia, I. E., Hirobe, T., Inazu, D., Endoh, T., Niwa, Y., Gusman, A. R., Tatehata, H., Waseda, T., and Hibiya, T.
  • Organizer: International Tsunami Symposium 201
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An optimal design for placements of tsunami observing systems around the Nankai Trough, Japan (2017)
  • Author(s): Mulia, I. E., Gusman, A. R., and Satake, K.
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research