2015 Fiscal Year Annual Research Report
極低頻度巨大地震に対する重要構造物の地震応答解析手法高度化のための基礎的研究
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14J08867
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
縣 亮一郎 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 高詳細地殻変動解析 / 大規模有限要素解析 / 津波解析 / 断層すべり逆解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，申請書に記載のうち「断層状態推定の高度化」の内容と，「地球サイクルシミュレーション」を行うため新たに必要と判断された内容に相当する，「高詳細な地殻変動解析手法を用いたアセノスフェア粘性率・断層変位同時推定手法の開発」を行った．日々の地殻変動観測データを用いて，逆解析的に断層面上での変位を長期モニタリングすることで，海溝型巨大地震の震源断層モデルを適切に設定できると期待される．一方，解析の際に地中粘性率という物性値の設定が難しいことが知られている．高詳細な地殻変動解析と地殻変動観測データを用いて，断層変位と地中粘性率を同時に推定することにより，より適切な粘性率の設定が可能であると期待される．当該年度は，この推定問題を非線形最適化問題として定式化し，計算負荷の小さい最適化手法の開発を試み，京コンピュータ上にて実装した．東北地方太平洋沖地震を模した数値実験への適用を通じ，現実的な計算時間内で良好な結果を得られることがわかった．また「断層状態推定の高度化」から派生した研究として，高詳細な地殻変動解析を用いた津波波高推定手法の基礎的検討を行っている．前年度からの検討により，地震防災上重要な問題のひとつである津波高さ想定に，地殻変動の高詳細解析を導入することにより，想定結果に大きな影響がある可能性が示唆されている．当該年度は津波解析実行までを含めてその影響を検討した．東北地方太平洋沖地震震源域を対象に高詳細解析用有限要素モデルと比較用の単純モデルを作成し，与えられた震源断層モデルに対する海底の上下変動解析を行った．次に，解析結果を入力として，津波研究者らとの共同研究により，津波解析を行った．結果からは，東北地方太平洋沖地震のように，断層面の浅い部分に大きな断層変位を持つ場合には，海底上下変動解析の際の地殻構造の単純化が津波想定結果に大きな影響を与えることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は，前年度申請書の内容を遂行する中で，申請テーマに対し新たに重要と判断された二つの問題を中心に研究業務を遂行した．高詳細地殻変動解析を用いた震源・地殻パラメータ同時推定手法においては，手法開発に伴う比較的複雑な定式化や実装を遂行し，適用問題において良好な結果を出すまでに至った．この研究内容は，土木系の国内会議において講演賞を受賞するなど，一定の評価を受けている．高詳細地殻変動解析の津波波高推定への適用においては，津波を専門とする研究者との共同研究により，高信頼な津波解析手法を導入した検討を進めた．結果，論文投稿準備に至るなどの進捗を見せている．研究成果としては，査読付き論文が共著のものを含め2編の登載と国内外で5回の発表があった．また査読付き雑誌に投稿済み，あるいは投稿準備中の論文が数篇あることなどから，成果の観点からも「おおむね順調に進展している」との評価に値するものと考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
【研究実績の概要】に示した地中粘性率・断層変位同時推定手法は，手法の開発は当該年度におおむね完了している．次のステップとして，手法の有効性を示すための問題設定を検討し，結果を慎重に分析していくことが必要である．高詳細な地殻変動解析を用いた津波波高推定手法の開発に関しては，すでに検討までひと段落している．そのため，査読付国際誌への投稿による研究発信を進めていく．当初の研究計画においては，この次のプロセスとして「多様な震源断層シナリオに対する構造物地震応答解析」へと研究を進める予定であった．一方で，研究の過程で，震源断層シナリオの作成に関して更に必要な研究が存在するとことがわかってきた．そのため，まずはそれらの問題について検討していく予定である．具体的には，開発した地中粘性率・断層変位同時推定手法の更なる高度化，あるいは他の地中物性値のあいまいさを考慮した断層変位推定手法の検討などである．
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