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Extraction of wave propagation characteristics from spatial continuity of seismic and tsunami wavefields

Research Project

Project/Area Number 19K04006
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

Maeda Takuto  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90435579)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小菅 正裕  弘前大学, 理工学研究科, 客員研究員 (90142835)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords地震波 / 津波 / 数値シミュレーション / データ同化 / 地震波動場 / 津波波動場 / アジョイント方程式 / 即時予測 / 波動場 / シミュレーション / 波動伝播
Outline of Research at the Start

近年の基盤的地震観測網の整備によって蓄積された記録は,地震と地震発生場としての固体地球の理解を格段に進展させた.さらに近年は海域にも高密度地震・津波監視網が整備され,観測網はさらなる拡充をしつつある.では,高密度な地震・津波の観測記録から,いったいどれだけの情報量を抽出することができるのだろうか?この研究では,『多数の観測点で得られる地震・津波記録が空間的に連続である』という特徴に着目し,従来の地震・津波波形解析を『固体地球の波動現象における波動場空間連続性からの情報抽出』という抽象的なレベルで共通の問題として捉え直すことで,それぞれの解析手法をさらに進化させることを目的とする.

Outline of Final Research Achievements

This research aims to extract information based on the spatial continuity of wavefield from dense seismic and tsunami observation network data. It involves the development of an information extraction method using seismic wave potential decomposition and a data assimilation method common to both earthquakes and tsunamis. For the former, a method for separating P-SV/SH components in heterogeneous media was examined through numerical simulations, demonstrating its effectiveness. For the latter, a new method for highly-accurate estimation of the wavefield based on adjoint equations was developed, and its applicability to real-time forecasting problems was demonstrated through numerical experiments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

稠密な地震および津波記録からの情報抽出方法の高度化を通じて,地震波解析においてはより高精度な地球内部構造や震源推定への応用が,そして津波記録解析においてはより正確な即時予測への応用がそれぞれ今後の発展として期待される.さらに,アジョイント法に基づくデータ同化は地震学における多くの逆問題や時間反転イメージングとも密接に関連するものであり,今後のさらなる研究開発に資すると期待される.

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 津波即時予測手法の高度化のための地震・津波統合数値シミュレーション2022

    • Author(s)
      前田拓人・齊藤竜彦・馬場俊孝
    • Journal Title

      月刊地球

      Volume: 44 Pages: 374-380

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] An Optimum 2D Seismic-Wavefield Reconstruction in Densely and Nonuniformly Distributed Stations: The Metropolitan Seismic Observation Network in Japan2021

    • Author(s)
      Shiina Takahiro、Maeda Takuto、Kano Masayuki、Kato Aitaro、Hirata Naoshi
    • Journal Title

      Seismological Research Letters

      Volume: 92 Issue: 3 Pages: 2015-2027

    • DOI

      10.1785/0220200196

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data Assimilation‐Based Early Forecasting of Long‐Period Ground Motions for Large Earthquakes Along the Nankai Trough2020

    • Author(s)
      Oba Atsuki、Furumura Takashi、Maeda Takuto
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 125 Issue: 6 Pages: 1-19

    • DOI

      10.1029/2019jb019047

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-resolution source imaging based on time-reversal wave propagation simulations using assimilated dense seismic records2020

    • Author(s)
      Furumura Takashi、Maeda Takuto
    • Journal Title

      Geophysical Journal International

      Volume: 225 Issue: 1 Pages: 140-157

    • DOI

      10.1093/gji/ggaa586

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tsunami Data Assimilation of Cabled Ocean Bottom Pressure Records for the 2015 Torishima Volcanic Tsunami Earthquake2019

    • Author(s)
      Wang Y.、Satake K.、Sandanbata O.、Maeda T.、Su H.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 124 Issue: 10 Pages: 10413-10422

    • DOI

      10.1029/2019jb018056

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Forward/inverse problems and data assimilation in earthquake seismology2023

    • Author(s)
      Maeda, T.
    • Organizer
      Japan Geocience Union Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 地震・津波波動場の時空間状態を推定するためのアジョイント方程式の導出2023

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アジョイント方程式に基づく津波波動場推定の数値実験2023

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      日本地震学会2023年秋季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アジョイント法による地震・津波波動場の把握:最適制御理論に基づく導出と即時予測に向けた数値実験2023

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「地震波形解剖学3.0」-高密度観測・高周波数地震動で視る地殻・マントル不均質構造-
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高密度・広帯域・長期間の地震動振幅モニタリングに向けて2022

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アジョイント方程式に基づく波動場の推定とその津波即時予測問題への応用の試み2022

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      日本地震学会2022年秋季大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Adjoint 法に基づく波動場の時空間状態把握に向けて2022

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会『陸海両域での超高密度観測時代の観測・解析手法と地震波伝播理論の新展開』
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 地震波逆伝播計算を用いた大地震の断層すべり即時推定の高解像度化2021

    • Author(s)
      柴田勇吾・古村孝志・前田拓人
    • Organizer
      日本地震学会2021年度秋季大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] データ同化を導入した地震波逆伝播計算による大地震の震源断層すべり分布の推定2021

    • Author(s)
      柴田勇吾・古村孝志・前田拓人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 広帯域レコードセクションに現れる変換波の網羅的探索2021

    • Author(s)
      小菅正裕
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会『固体地球の多様な波動現象へのアプローチ:多量データ解析と大規模計算を両輪に』
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] OpenSWPC + JAGURS: 巨大地震の全波動現象再現のための融合数値シミュレーション2020

    • Author(s)
      前田拓人・齊藤竜彦・馬場俊孝
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 津波即時予測実験のための現実的全波動数値シミュレーション2020

    • Author(s)
      前田拓人・齊藤竜彦・馬場俊孝
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「固体地球の多様な波動現象へのアプローチ:多量データ解析と大規模計算を両輪に」
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 地震観測データと逆伝播計算のデータ同化に基づく震源即時推定2020

    • Author(s)
      古村 孝志・前田 拓人
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] WIN/WIN32フォーマット地震波形ファイルの高速読み込みツールの開発2019

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      日本地震学会2019年秋季大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空間微分量を用いた地震波動場の構成要素分解2019

    • Author(s)
      前田拓人
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「広帯域波動現象の観測とその背景にある物理モデルの解明」
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 南海トラフ地震における長周期地震動の即時予測: Green関数を併用したデータ同化手法の有効性2019

    • Author(s)
      大峡充己・古村孝志・前田拓人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 東北沖の地震の際に北海道で観測される長周期の後続相(2)地殻と太平洋スラブの影響2019

    • Author(s)
      野口科子・前田拓人・古村孝志
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 2015年鳥島地震の津波データ同化2019

    • Author(s)
      王宇晨・佐竹健治・三反畑修・前田拓人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 地震波干渉法により推定した津軽平野とその周辺における表面波群速度2019

    • Author(s)
      石田早祐美・前田拓人・小菅正裕
    • Organizer
      日本地震学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] データ同化に基づく南海トラフの地震の長周期地震動即時予測ー海域観測点のサイト増幅の影響2019

    • Author(s)
      大峡充己・古村孝志・前田拓人
    • Organizer
      日本地震学会2019年秋季大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Early forecast of long-period ground motions for large earthquakes in the Nankai trough based on data assimilation of observed ground motions and wave propagation simulations2019

    • Author(s)
      Oba, A., Furumura, T., and Maeda, T.
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tsunami Data Assimilation of the 2015 Torishima Earthquake2019

    • Author(s)
      Sandanbata, O., Wang, Y., Satake, K., Maeda, T., and Su, H.
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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