2019 Fiscal Year Annual Research Report
構造不均質がコントロールする地震破壊機構の理論的研究：ＸＢＩＥＭ－ＥＣＳの実現
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18J21734
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木村 将也 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | prompt gravity / transient deformation / time variable gravity / 2011 Tohoku earthquake |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震の断層運動によって放射される地震波は地殻中を6~8 km/sの速さで広がる。一方、地震波は地殻の岩石の密度変化を引き起こし、これによって地球の重力場が変化する。重力変化は地震波より速く光速で伝わるため、地震波到達前から重力は変化し始めることが期待される。この地震発生から地震波到達時までの間の即時重力変化は、緊急地震速報の即時性の向上という価値を持つだけでなく、重力変化の振幅から地震の規模の推定を数分以内に行なえるようになることで地震波の後に到来する津波規模の予測にも役立てられると期待されている。
即時重力変化について、2011年東北沖地震を含む複数の地震からの信号を検出したとする報告がこれまでになされてきた。しかし、波形処理が人工的な偽の信号を作り出す影響についての評価が一切なされておらず、報告された信号が本当の信号なのかという疑いが残っていた。
そこで本年度我々は、先行研究で用いられた波形処理が人工的な偽の信号を生み出すのかどうか、生み出すならばその振幅はどれくらいの大きさかについての定量的な評価を与えた。その結果、波形処理が生み出す波形の歪みや偽の信号の振幅は十分小さく、実用上は無視できるレベルであることが分かった。また、処理中に行われる周波数フィルタリングが波形終端の偽の信号を低減するうえで重要な役目を果たしていることもわかった。
1月から一ヶ月半、ドイツGFZ研究所Rongiang Wang博士のもとに滞在した。そこでは、Wang博士らが開発した、自由振動論に基づいてP波到達前の地球の重力変化・地動加速度をシミュレーションする計算コード手法についてレクチャーを受け、任意の震源・観測点に対してP波到達前の地球の重力変化・地動加速度を計算できるようになった。その上で、2011年東北沖地震の際のそれらの量を計算し、観測波形との比較の準備を行った。
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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
即時重力変化について、2011年東北沖地震を含む複数の地震からの信号を検出したとする報告がこれまでになされてきたが、波形処理が人工的な偽の信号を作り出す影響についての評価が一切なされておらず、報告された信号が本当の信号なのかという疑いが残っていた。本年度の我々の研究によって、先行研究で用いられた波形処理が人工的な偽の信号を生み出すのかどうか、生み出すならばその振幅はどれくらいかについて、定量的な評価を与える方法を提案することができた。また、その方法に基づいて先行研究の結果を再検証したところ、波形処理が生み出す波形の歪みや偽の信号の振幅は十分小さく、実用上は無視できるレベルであることが分かった。また、処理中に行われる周波数フィルタリングが波形終端の偽の信号を低減するうえで重要な役目を果たしていることもわかった。以上の結果は、我々の昨年度の論文へのコメントへのリプライの形で発表した。
1月からのドイツGFZ研究所Rongiang Wang博士のもとでの滞在では、Wang博士らが開発した、自由振動論に基づいてP波到達前の地球の重力変化・地動加速度をシミュレーションする計算コード手法についてレクチャーを受けた。これにより、任意の震源・観測点に対してP波到達前の地球の重力変化・地動加速度を計算できるようになった。これは今後のデータ解析やインバージョン研究に向けて非常に大きな足掛かりとなったと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2011年3月11日東北地方太平洋沖地震 (Mw 9.0) の際のHi-net傾斜計データを調べ、即時重力変化が記録されているか解析する。この際、昨年度ドイツGFZ研究所で滞在中に習得した地球自由振動モデルに基づくシミュレーション波形を理論波形として用いるつもりである。一昨年度我々は全無限モデルに基づいて傾斜計の解析を行いその時は有意な信号を得ることはできなかったが、今回はより洗練された理論波形を用いることで信号を検出できる可能性がある。
また、レーザー歪計 (神岡CLIO) の記録を調べ、即時重力変化が地球の歪として記録されているか解析する。周辺の気圧計を用いて大気起源のノイズを低減することで、地震起源の信号の抽出を目指す。これまでの即時重力変化の検出報告は重力加速度やそれによる地面加速度の形として超伝導重力計や広帯域地震計によって記録されたもののみで、もしレーザー歪計記録中に信号が見つかれば、重力勾配あるいは歪としての初めての観測となる。
理論研究においては、重力変化や歪の観測値から震源の諸元（震源位置、メカニズム、震源時間関数等）を逆計算する方法や、そのための最適な観測点配置等ついて検討を行う。この際にも、先述の地球自由振動モデルに基づくシミュレーション手法を利用する。
本年度は本科研費の最終年度であるとともに博士課程の最終年度でもあるため、これまでの3年間の研究結果をまとめて博士論文として提出する予定である。
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Research Products
(3 results)
