2016 Fiscal Year Annual Research Report
Irregular rupture evolution during the large/great earthquakes: resolved by high-frequency radiation sources and co-seismic slip distribution
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16J00298
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
奥脇 亮 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 巨大地震 / 震源過程 / 地震波形解析 / 高周波励起 / Hybrid Backprojection / MUSIC / 深さ依存性 / ポテンシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は高周波励起現象を高精度にイメージングするHybrid Backprojection (HBP) 法の開発・改善を主とした研究を実施し、以下の3つの研究実績を得た。
1. 破壊伝播の急変によって発生する高周波の励起現象をさらに高精度にイメージングするため、アレイデータ処理技術の一種である固有値解析法 (MUSIC法) のHBP法への実装方法を構築した。2014年チリ・イキケ地震など、アレイデータを使用せざるを得ない観測点分布の偏った場で発生した巨大地震に対しても高精度なHBPイメージングを可能にすることが期待される。
2. 2015年9月16日に発生したチリ・イラペル地震 (Mw 8.3) の震源過程を波形インバージョン法とHBP法を用いて解析した。断層滑り分布と高周波波源の比較によって、破壊停止時には高周波の放射を伴わず破壊が緩やかに停止すること、また破壊停止領域と本震発生前に観測されていたM5-6クラスの群発地震活動領域が重なっていることがわかった。これは巨大地震発生領域から非地震性滑りの支配領域に至る摩擦特性や応力状態の漸進的な遷移を反映している可能性がある。
3. 2015年チリ・イラペル地震の解析を通じてBackprojection (BP) 法およびHBP法のシグナル強度が、系統的な深さ依存性を有することがわかった。これは従来のBP/HBPイメージのシグナル強度が、単位滑り速度に対するグリーン関数の振幅に依拠する深さ依存性を内包していることに起因する。高周波波源と断層滑り分布を直接的に比較し、破壊特性の議論を可能にするため、BP/HBPイメージのシグナル強度とポテンシーレート密度分布を対応させる新たなBP/HBP法の定式化を考案した。新たな定式化により断層浅部におけるシグナル強度の低下が軽減され、従来の定式化にみられる系統的な深さ依存性を軽減することができた。
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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
研究実施計画に記載したMUSIC法の導入に際して、アレイデータ解析の第一人者であるカルフォルニア大学ロサンゼルス校Lingsen Meng助教を訪問し、氏との議論によって実装方法を構築したものの、HBP法への実装および数値実験・実データによる手法の検証には至らなかった。また同記載の、断層形状の不均質に起因する破壊伝播の揺らぎを考慮したHBP法の拡張に関してもその達成には至らなかった。これは2015年チリ・イラペル地震の解析を通じて、BP/HBP法によるイメージングの系統的な深さ依存性を研究する必要性が生じ、そのための研究時間を確保した為である。今年度実施した高周波イメージの深さ依存性を除する新たな定式化は、BP/HBP法によって求まるイメージの物理的意味を明らかにし、断層滑りとの直接的な比較を可能にする、という観点から当該コミュニティによってインパクトのある研究であり、また本研究の目的である巨大地震の発展過程を解明する上で強力なツールになり得る為、その研究の遂行を優先した。さらに、2015年チリ・イラペル地震の解析によって明らかになった巨大地震の発展過程と非地震性滑りに関与する群発地震活動との関連性を論じる研究は、当初の計画には記載していなかったものの、巨大地震の発展過程の不規則性を理解する上で重要な知見をもたらし、本研究の進捗をもたらした研究実績と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
MUSIC法のHBP法への実装を実現し、観測点分布に偏りをもつ巨大地震の高精度な解析を実施できるようにする。また平成28年度に実施できなかった破壊伝播の揺らぎを考慮したHBP法の拡張を実施し、高周波励起現象に寄与した破壊伝播過程の理解をさらに深める。平成28年度に実施した、BP/HBPイメージの深さ依存性を除する新たな定式化に関する研究は、国際誌での論文発表を行うことで完遂する。以上のHBP法改良・拡張を遂行した後は、当初の計画どおり、2000年以降に発生したマグニチュード7.5 以上の巨大地震を対象に解析を進め、最終年度に計画している[巨大地震の発展過程の概説]に資する事例を蓄積してゆく。巨大地震の発展過程と非地震性滑りとの関係は、平成28年度の研究実績によってその重要性を新たに認識したため、非地震性滑りとの連関が指摘されている巨大地震を解析対象に追加してさらに研究を推進する。
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