2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the fluctuation of seismic wave amplitude due to random heterogeneity of crustal structure
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18K03786
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
吉本 和生 横浜市立大学, 理学部, 教授 (10281966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武村 俊介 東京大学, 地震研究所, 助教 (10750200)
中原 恒 東北大学, 理学研究科, 准教授 (20302078)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 地震波 / 振幅の揺らぎ / ばらつき / 地殻構造のランダム不均質性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、地殻構造の短波長ランダム不均質性に起因する地震波の振幅と走時の揺らぎ（ばらつき）の特徴などを、観測データの解析、数理散乱モデルの予測、数値シミュレーションにより探究した。
はじめに、西南日本を研究対象地域とし、観測記録の解析から地震波の振幅のばらつきの特徴を明らかにした。コーダ正規化法による波形解析の結果、P波振幅とS波振幅のばらつきは、震源距離とともに増大し、高周波数ほどその特性が顕著であることが確認された。また、振幅のばらつきの増大には、一定の大きさ以上で飽和する傾向が見られた。
次に、強震動予測の距離減衰式の高度化を目標として、ダブルカップル型点震源を用いた地震動シミュレーションにより震源近傍の地震波の振幅のばらつきを評価した。その結果、地震波の振幅は、震源輻射係数から期待される値（以下、振幅の期待値）を中心にしてばらつき、ばらつきの大きさは振幅の期待値に概ね比例することを確認した。また、ダブルカップル型の見掛け輻射パターンは、2-4 Hz程度以上の周波数帯になると、特にS波において、地殻構造のランダム不均質性による散乱作用のため震源距離15 km程度から不明瞭になることが明らかになった。
さらに、地震動シミュレーションの波形を解析して、ランダム媒質中におけるＰ波走時の揺らぎの特徴を評価した。その結果、走時揺らぎと振幅揺らぎには正の相関が確認された。すなわち、平均走時からP波の到着が遅れるほど、振幅が大きくなる傾向が見られた。また、Ｐ波走時の揺らぎの大きさは、マルコフ近似理論から求められる特徴的時間をもとに評価できることを確認した。
以上の研究に加えて、大規模地震動シミュレーションを援用したモーメントテンソルインバージョンの研究により、３次元不均質構造のモデル化が発震機構解の推定の高度化に必要であることを示した。
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