2019 Fiscal Year Annual Research Report
Earthquake cycle simulation considering viscoelastic relaxation aiming for understanding and forecasting earthquake occurrence
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16K17789
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大谷 真紀子 東京大学, 地震研究所, 助教 (80759689)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 粘弾性媒質 / 境界要素法 / データ同化 / EnKF法 / 粘性率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、実際の巨大地震を対象とした三次元大規模粘弾性地震サイクルシミュレーション(ECS)の実施に向け、計算手法の開発を行ってきた。実際に実施するには、計算手法の確立に加え地下の粘性構造を知る必要がある。令和元年度は、逐次データ同化手法の一種であるEnKF(アンサンブルカルマンフィルター)法を用いて、巨大地震発生後の地殻変動データから地下の粘性構造を求める手法の開発を行った。
EnKF法では、推定するモデル変数・パラメタの確率分布を、力学モデルに従って時間発展する実現予報値の集合(アンサンブル)で近似的に表現する。データが得られる毎に、モデルによる予報値とデータの両者の確率分布を考慮した重み付けにより変数・パラメタ値をより尤もらしい値に更新し(同化)、時間の発展に伴って逐次的に変数・パラメタ値を更新していく手法である。EnKFの適用には物理変数の時間発展を評価する力学モデルが必要であるがこれまでに開発した粘弾性ECS計算手法をそのまま使うことができる。
本研究では、単純な設定の場合の数値実験を行なった。深さ30 km以浅を弾性体、以深を一様な粘性率η=10**18 [Pa・s]をもつMaxwell粘弾性体であると仮定し、弾性体中に設定した断層面に、時刻t = 0にすべり(地震)を与える。地表面に設定した観測点での、数値計算により求めた地殻変動に一定のノイズを与えたものをデータとして使用した。地下の粘性率ηが未知である場合にEnKF法により30日におきにモデルとデータを同化させて逐次にηを求めたところ、数百日たった時点でηを正しく求めることができた。推定値の収束にかかるまでの時間は、ノイズの大きさによって大きく変化する。今後実データへの適用までには、地下の粘性構造不均質をどの程度推定できるか等を調べる必要がある。
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