2016 Fiscal Year Research-status Report
次世代稠密海底観測網のためのシミュレーション同化型津波即時予測
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15K16306
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
前田 拓人 東京大学, 地震研究所, 助教 (90435579)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 津波 / データ同化 / シミュレーション / 最適内挿法 / 地震動 / seismic gradiometry |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最適内挿法に基づく即時的津波同化およびそのための手法高度化，ならびにその地震動イメージングへの発展であるseismic gradiometry法の開発および適用を昨年度から継続して行った．また，効果的な津波予測数値実験を可能にするための数値計算技法の開発も並行して実施した．
津波シミュレーション結果を仮想観測記録として用いる数値実験に加え，2012年Haida Gwaii 地震の海底オフライン津波記録に対しても津波データ同化を適用し，その津波予測手法としての有効性を示すことができた．
従来の海底水圧計に基づく津波観測では，測定器の直下に海底地殻変動があるとそれがオフセットとして現れ，津波が地殻変動域から十分に遠ざかるまで予測手法が有効に働かない，という共通の問題があった．この問題に対して，津波データ同化を拡張し，観測方程式に圧力計記録から得られる推定波高と真の波高に系統的な差異が起こりうることを考慮する新しい定式化を行った．このことにより，地震発生直後における最適内挿法の圧力同化結果のダランベール演算項を非斉次項にもつポアソン方程式を数値的に解くことで，海底水圧系直下ならびに周辺の海底地殻変動量を即時的に推定・分離できることを理論的に示した．この成果により，地震発生直後の海底水圧記録を用いたより早い津波予測への展望が開けた．
これらの成果は国内・国際学会で発表するとともに国際査読誌（うち2件はオープンアクセス）に発表した．また，津波数値計算技術および津波データ同化についてはその計算・解析プログラムをオープンソースソフトウェアとして公開し，その普及に努めた．
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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
平成27年度に理論的検討を行った津波データ同化手法を実用化し，数値シミュレーションによる仮想記録および海外における津波実記録にも適用でき，それらの検討の結果，津波予測手法としてのデータ同化の有効性と有益性を示すことができた．これらはすでに国際査読誌論文として発表され，順調に進展していると言える．当初計画では本年度前後に日本列島周辺の稠密津波観測網記録が公開されるであろうと想定していたが，海底水圧計の設置は進んだものの，現時点ではデータが公開されるには至っていない． 一方，海底観測点直下に地殻変動が起こる，すなわち地震が観測点直下で発生すると水圧計記録にオフセットが生じ，データ同化がうまくいかないという原理的問題も明らかになってきた．そこで，今年度は主としてこの新たな問題の理論的解決に注力し，データ同化の枠組みの中で真の波高と海底地殻変動とを分離する新しい手法を考案するに至った．この問題の解決に想像以上の時間を要したため，本年度に当初計画していた地震動の効果も含めた津波予測実験および予測手法の適用限界の評価は来年度に先送りした．ただし，そもそも平成27年度に3年目に行う予定だった地震動解析への適用を前倒しして行ったため，計画全体としては順調に推移している．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初，本計画の3年目にはデータ同化の実用化を行う予定であったが，概要および進捗状況に記したように，データ同化自体の有効性は示せたものの，想定以上の解決すべき原理的課題である海底地殻変動の圧力観測に伴う問題が浮かび上がってきた．そこで，最終年度には引き続きこの問題の解決を行う．より現実的な観測網で仮想観測記録を作成し，本年度に考案した海底地殻変動と実津波波高の分離手法の評価および高度化を行う．また，地震直後の津波記録の解析に伴って発生する地震動の影響の評価を合わせて実施する．
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