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Development of point process models and prediction methods for non-stationary seismic activity

Research Project

Project/Area Number 20K11722
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionWaseda University (2021-2023)
The Institute of Statistical Mathematics (2020)

Principal Investigator

Nomura Shunichi  早稲田大学, 商学学術院(会計研究科), 准教授(任期付) (70719640)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 昌之  気象庁気象研究所, 地震津波研究部, 主任研究官 (10742728)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 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 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords地震予測 / 繰り返し地震 / 更新過程 / 余震減衰 / スプライン関数 / BPT分布 / 点過程 / 時空間モデル / ベイズ予測 / ブライヤースコア / 非定常点過程 / 東北地方太平洋沖 / 大森・宇津の法則 / 東北地方太平洋沖地震 / Brownian Passage Time分布 / 相対的蓄積率 / スロースリップ / データ同化
Outline of Research at the Start

地震活動は常時一定ではなく,ときに異常な挙動を示すことが知られている.こうした地震活動の変化は地震予測を困難にするとともに,巨大地震に繋がる前兆現象としても注目されている.本研究では,地震活動の変化を組み入れた地震発生の統計モデルを開発し,逐次更新される地震活動データから地震活動の異常検知および将来予測を行う.さらに,1年程度の期間を設けた将来にわたる地震予測実験を実施し,予測性能の検証を行う.

Outline of Final Research Achievements

A forecasting method has been developed to estimate the future probability of occurrence of moderate recurrent earthquakes that occur quasi-periodically at plate boundaries. The recurrence intervals of moderate-sized recurrent earthquakes at plate boundaries are influenced by the occurrence of large earthquakes in the vicinity and by changes in plate motion. In this study, the Omori-Utsu aftershock decay law and spline functions are fitted to such changes in recurrence intervals to predict future changes and evaluate the probability of earthquake occurrence. The proposed method is applied to a group of medium-sized recurrent earthquakes on the subduction zone of the Pacific plate in the Tohoku region, and the future earthquake occurrence probability is evaluated for each recurrent earthquake series, which is verified with the actual occurrence during the evaluation period.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大規模な繰り返し地震活動の予測手法は、周期が数十年から数万年にわたるため、予測の正しさを実績と照らし合わせて検証することが難しい。そこで、本研究では数年周期の中規模な繰り返し地震活動の予測へと焦点を当て、大地震やプレート運動による影響を考慮した予測手法を提案した。提案手法を実際の繰り返し地震のデータへ適用して将来にわたる地震発生確率を定期的に評価し、評価期間終了後に実績と照らし合わせた結果、妥当な予測が行えていることを実証することができた。

Report

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

    (20 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Open Access: 3 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 中規模繰り返し相似地震の発生状況と発生確率(2023)2024

    • Author(s)
      田中昌之
    • Journal Title

      地震予知連絡会会報

      Volume: 111 Pages: 578-583

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 中規模繰り返し相似地震の発生状況と発生確率(2022)2022

    • Author(s)
      田中昌之
    • Journal Title

      地震予知連絡会会報

      Volume: 108 Pages: 608-612

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 余震誘発効果を考慮した繰り返し地震の予測2021

    • Author(s)
      野村俊一,田中昌之
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 69 Pages: 239-254

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 中規模繰り返し相似地震の発生状況と発生確率(2024)2024

    • Author(s)
      田中昌之
    • Organizer
      第242回地震予知連絡会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Forecasting Repeating Earthquakes with a Nonstationary Renewal Process2023

    • Author(s)
      Nomura, S. and Tanaka, M.
    • Organizer
      27th APRIA 2023 Annual Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プレート間非地震性すべり速度のトレンドを考慮した繰り返し地震の短期予測2023

    • Author(s)
      野村俊一
    • Organizer
      2022年度研究集会「繰り返し地震再来特性の理解に基づく地殻活動モニタリング」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 非定常更新過程を用いた繰り返し地震予測2023

    • Author(s)
      野村俊一, 田中昌之
    • Organizer
      2022年度(第39回)待ち行列シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 中規模繰り返し相似地震の発生状況と発生確率(2023)2023

    • Author(s)
      田中昌之
    • Organizer
      第238回地震予知連絡会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] プレート間非地震性すべり速度の時空間変化を考慮した繰り返し地震の短期予測2022

    • Author(s)
      野村俊一, 内田直希, 尾形良彦
    • Organizer
      日本地震学会2022年度秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 中規模繰り返し相似地震の発生状況と発生確率(2022)2022

    • Author(s)
      田中昌之
    • Organizer
      第234回地震予知連絡会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Nonstationary Renewal Model for Forecasting Repeating Earthquakes under Aftershock-Triggering Effects2021

    • Author(s)
      S. Nomura and M. Tanaka
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中規模繰り返し相似地震と周辺の規模の大きな地震との態様について2021

    • Author(s)
      田中昌之
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Modeling and Prediction of Recurrent Earthquakes2021

    • Author(s)
      S. Nomura
    • Organizer
      International Actuarial Association(IAA) ASTIN 2021 Online Colloquium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nonstationary Renewal Model for Repeating Earthquakes Under Aftershock-Triggering Effects2021

    • Author(s)
      S. Nomura and M. Tanaka
    • Organizer
      AOGS 18th Annual Meeting
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship Between The Moderate Repeating Earthquakes And The Larger-scale Earthquakes On The Trench Side2021

    • Author(s)
      M. Tanaka
    • Organizer
      AOGS 18th Annual Meeting
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 余震誘発効果を考慮した繰り返し地震の非定常更新過程2021

    • Author(s)
      野村俊一,田中昌之
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Stochastic Models and Forecastsfor Repeating Earthquakes2021

    • Author(s)
      野村俊一
    • Organizer
      地球科学データへの統計・数理手法適用に関するワークショップ
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 余震誘発効果を考慮した繰り返し地震の予測2021

    • Author(s)
      野村俊一, 田中昌之
    • Organizer
      ROIS-DS第1回成果報告会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 余震誘発効果を考慮した非定常更新過程による繰り返し地震の予測2021

    • Author(s)
      野村俊一, 田中昌之
    • Organizer
      THK19繰り返し地震再来特性の理解に基づく地殻活動モニタリング研究集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 繰り返し地震に基づくプレート間滑り速度の時空間変動の逆推定2020

    • Author(s)
      野村俊一
    • Organizer
      統計数理研究所 共同研究集会「諸科学における大規模データと統計数理モデリング」
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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