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Study on uncertainty quantification in strong-morion prediction and seismic hazard analyses

Research Project

Project/Area Number 23H00219
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
Research InstitutionNational Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention

Principal Investigator

藤原 広行  国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 研究主監 (80414407)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上田 修功  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 副センター長 (60379568)
市村 強  東京大学, 地震研究所, 教授 (20333833)
糸井 達哉  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60393625)
八谷 大岳  和歌山大学, システム工学部, 准教授 (00578908)
岡崎 智久  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (80868422)
森川 信之  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 巨大地変災害研究領域地震津波複合災害研究部門, 上席研究員 (60414413)
前田 宜浩  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 巨大地変災害研究領域地震津波複合災害研究部門, 主任研究員 (00594160)
岩城 麻子  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 巨大地変災害研究領域地震津波複合災害研究部門, 主任研究員 (30770309)
青井 真  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 巨大地変災害研究領域, 上席研究員 (80360379)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥44,720,000 (Direct Cost: ¥34,400,000、Indirect Cost: ¥10,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
Fiscal Year 2024: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2023: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Keywords地震動予測 / 地震ハザード評価 / 不確かさの定量評価 / 機械学習 / 強震動予測 / 地震ハザード
Outline of Research at the Start

本研究提案では、地震災害に対して社会が適切に備えるために提供できる信頼性のある科学的情報としての地震ハザード評価の在り方を考え、地震ハザード評価の説明性向上・信頼性向上に資することを目的として、観測データと数値シミュレーションデータの分析に基づいて強震動予測モデルの「不確かさ」の定量化のための研究を行う。多様な手法・考え方に基づく強震動予測モデルについて、予測プロセスにおけるばらつきを低減させた上で、各予測モデルの特徴と信頼性を可視化する仕組みを提案し、科学的知見をリスクに対する社会の意思決定に活かすための道筋を示す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、地震ハザード評価の説明性向上・信頼性向上に資することを目的として、多様な手法・考え方に基づく強震動予測モデルについて「不確かさ」の定量化のための研究を行っている。
2024年度は深層モデルによる地震動シミュレーションの代理モデルや地震動補間、地震動予測モデル、地震動波形予測モデル、埋め込み機械学習による広帯域地震動波形予測、Bayesian Neural Networkによる地震動予測式、三次元波動解析による三次元地盤構造推定の多様なアプローチによる強震動予測あるいは波動場解析手法の開発を行った。また、既往の複数の地震動予測モデルについてその特徴分析と定量的比較を試み、地震動予測の信頼性の定量化に資する検討を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、(1)強震動予測に内在する不確かさの整理とばらつきの定量評価、(2)不確かさを考慮した波形データの生成と活用、(3)予測に対する信頼性の定量化に関する研究を進めている。2023年度は各研究分担者が(1)については経験的地震動予測モデルの開発、(2)に関しては地震動波形データ生成モデルや不整形地盤中の地震波動場シミュレーション手法開発、地震動シミュレーションの代理モデル開発を行い、不確かさの定量評価に向けた手法や考え方の整理を行った。(3)に関しては複数の経験的地震動予測式の特徴分析と比較を行い、データが少ない領域における地震動予測の信頼性について議論した。以上により、1年目の進捗としておおむね順調であると判断している。

Strategy for Future Research Activity

本研究では様々なアプローチによる地震動予測手法の研究を進めているが、今後はそれらにおける不確かさの定量評価に向けて、予測値のばらつきの分布の妥当性を一つの重要項目としてフォーカスを当て検討を進める。観測記録の少ない稀な事象に対するばらつきの妥当性を評価するためにシミュレーションを活用していくことが有効であると考えている。

Report

(2 results)
  • 2023 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023

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

  • [Journal Article] Position-dependent partial convolutions for supervised spatial interpolation2023

    • Author(s)
      Hachiya Hirotaka、Nagayoshi Kotaro、Iwaki Asako、Maeda Takahiro、Ueda Naonori、Fujiwara Hiroyuki
    • Journal Title

      Machine Learning with Applications

      Volume: 14 Pages: 100514-100514

    • DOI

      10.1016/j.mlwa.2023.100514

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 地震ハザード評価のための地震動シミュレーションの代理モデルの構築とその拡張2024

    • Author(s)
      黒木悠斗, 八谷大岳, 岩城麻子, 前田宜浩, 上田修功, 藤原広行
    • Organizer
      第27回 画像の認識・理解シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Broadband ground motions from physics-based simulation and embedding-interpolation machine learning2024

    • Author(s)
      T. Okazaki, A. Iwaki, T. Maeda, H. Fujiwara, N. Ueda
    • Organizer
      18th World Conference on Earthquake Engineering
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地下構造データに基づく解釈可能な深層inpaintingによる地震動補間2023

    • Author(s)
      八谷 大岳, 田羅鋤 祐果, 岩城 麻子, 前田 宜浩, 上田 修功, 藤原 広行
    • Organizer
      第16回日本地震工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベイジアンニューラルネットワークによる地震動予測式の構築2023

    • Author(s)
      岡﨑智久, 森川信之, 藤原広行, 上田修功
    • Organizer
      日本地震学会2023年秋季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 地域性を考慮した非エルゴード的アプローチによる地震動予測式の改良2023

    • Author(s)
      森川信之, 藤原広行
    • Organizer
      日本地震学会2023年秋季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2025-06-20  

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