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Challenge to the simultaneous estimation of earthquake and subsurface structure based on seismic waveforms

Research Project

Project/Area Number 21K14019
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionNational Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention

Principal Investigator

久保 久彦  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 主任研究員 (00795221)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords地震波形 / セントロイドモーメントテンソルインバージョン / トランスディメンジョナルインバージョン / 地下構造推定 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / ベイズ最適化 / 地震動エミュレーション / 地震 / 地下構造 / 同時推定 / エミュレーション
Outline of Research at the Start

地震時に観測される波形記録には地震と地下構造の両方の情報が含まれているが、従来の解析では解析上の都合から地震もしくは地下構造の「どちらか」しか推定することしかできなかった。その場合、もう片方の情報は単純化した上で、別途得られた情報で仮定することになるため、推定したモデルがこの仮定や単純化によって歪められてきた可能性がある。この状況を打破し、地震波形をフルに生かす形で、地震と地下構造モデルの「両方」の情報を同時推定することに本研究は挑戦する。この推定技術を確立することによって、解を歪める仮定や単純化が入り込まない形で、地震という断層破壊現象および地球の地下構造の真の姿を解明することが可能となる。

Outline of Annual Research Achievements

地震時に観測される波形記録には地震と地下構造の両方の情報が含まれているが、従来の解析では解析上の都合から地震もしくは地下構造の「どちらか」しか推定することができなかった。その場合、もう片方の情報は単純化した上で、別途得られた情報で仮定することになるため、推定したモデルがこの仮定や単純化によって歪められてきた可能性がある。この状況を打破し、地震波形をフルに生かす形で、地震と地下構造モデルの「両方」の情報を同時推定することに本研究は挑戦する。2023年度は、地震波形から地震の震源情報もしくは地下構造を推定する手法に関しての個別の開発を中心として行った。
1.トランスディメンジョナルインバージョンを用いた地震波形に基づく地下構造推定手法に関して高度化を進めるとともに、地震波形から地震の震源情報と地下構造を同時推定する手法に関する検討を進めた。
2.マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた地震の矩形断層面の推定手法を開発し、陸域GNSSデータを用いた場合・津波波源データを用いた場合・両方を用いた場合に推定される解の評価をそれぞれで行った。その結果、津波波源データを使うことで、陸上GNSSデータだけでは解像度が低くなる海域浅部の地震の断層モデルをよりよく推定できることを示した。またGNSSと津波波源データという2つの異なるデータを用いることで、よりロバストな推定となることもわかった。この結果に関して論文として研究発表を行うとともに、国内会議にて発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和6年能登半島地震の解析・調査研究を優先したため、本研究課題の進捗に遅れが生じている。またトランスディメンジョナルインバージョンを用いた地震波形に基づく地下構造推定手法の検討および地震波形から地震の震源情報と地下構造を同時推定する手法に関する検討に時間を要している状態である。次年度に研究実施期間を延長し、研究計画の見直しを行うことで、本研究課題の着実な実行に努める。

Strategy for Future Research Activity

2024年度末まで研究実施期間を延長し、地震波形から地震と地下構造モデルの両方を同時推定する解析手法の開発、理論テストおよび実記録への適用による検証を行う。関連する資料文献の購入、国内外の学会等に参加し、研究成果の発表や関連する知見の収集を進める。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] On the use of tsunami-source data for high-resolution fault imaging of offshore earthquakes2023

    • Author(s)
      Kubo Hisahiko、Kubota Tatsuya、Suzuki Wataru、Nakamura Takeshi
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 75 Issue: 1 Pages: 125-125

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01878-5

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] APPLICATION OF BAYESIAN OPTIMIZATION TO CENTROID MOMENT TENSOR INVERSION2022

    • Author(s)
      久保 久彦、木村 武志、吉田 圭佑
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: 3 Issue: J2 Pages: 209-214

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_209

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 津波波源データを用いた海域浅部地震の矩形断層面推定2023

    • Author(s)
      久保久彦, 久保田達矢, 鈴木 亘, 中村武史
    • Organizer
      日本測地学会第140回講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] セントロイドモーメントテンソルインバージョンへのベイズ最適化の適用2022

    • Author(s)
      久保 久彦, 木村 武志, 吉田 圭佑
    • Organizer
      AI・データサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 近地地震波形に基づく一次元地下成層構造の推定へのベイズ最適化の適用2022

    • Author(s)
      久保 久彦
    • Organizer
      日本地震学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 地震学分野におけるブラックボックス最適化問題へのベイズ最適化の適用:セントロイドモーメントテンソルインバージョンでの例2021

    • Author(s)
      久保久彦, 吉田圭佑, 木村武志
    • Organizer
      日本地震学会2021年度秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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