2019 Fiscal Year Research-status Report
XBIEM地震サイクルシミュレーションで探る構造不均質と地震発生の因果関係
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19K04009
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
亀 伸樹 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90304724)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 境界積分方程式法 / 地震サイクルシミュレーション / 不均質構造 / 断層 / XBIEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
XBIEMを用いて、地震サイクルシミュレーションを不均質媒質中へ拡張する。その基となる広範囲に用いられている地震サイクルシミュレーションに用いられている数学、物理、計算アルゴリズムを確認することからスタートした。本年度の到達目標として、既存の2次元半無限弾性体のグリーン関数に基づく滑り応答関数の解析的表現を用いたシミュレーションコードを読解し、その理解の後に、並列計算機上での試行を行うこととし、具体例としてHirahara and Nishikiori (2019)の論文にある日向灘沖長周期スロースリップイベントのシミュレーションを再現する計算コードを用いた。
この実際の計算コードの勉強と計算機における実際の試行を通じて、（１）滑り応答関数の作成方法、（２）可変時間刻みのルンゲクッタ8次精度の数値計算ライブラリの使用法、（３）ＭＰＩ数値計算コードの作成方法、（４）スロースリップサイクルのパラメタ設定方法、について完全な理解に達することができた。
この過程を通じて、並列計算機においてＭＰＩの実行する際に、今後必要となる計算機資源の見積もりを得ることができた。スロースリップイベントの場合、必要となるメッシュサイズの条件は比較的制限が緩やかであり、パッチサイズに対して東西５０セル南北６０セルの合計３０００セル程度でモデル化が可能であり、試行するパラメタセットが１００の場合においても並列コア数３２の条件下で、およそ3時間程度で終了する。これにより、XBIEMの適用による拡張を行った場合においても、2次元モデルの場合には、およそ数倍の計算資源となり、十分現実的な時間で試験計算を繰り返し、計算コードの開発ができる見通しを立てることができた。
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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
既存の標準的な境界積分方程式法を用いた地震サイクルシミュレーションコードの解析を終え、これを拡張する研究課題の基礎を固めることができ、これにより来年度の研究の方針についての見通しを得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2次元問題に対してＸＢＩＥＭを用いた地震サイクルシミュレーションコードの拡張を行う。まず、最初に、定式化において現れる断層表面のトラクションと変位の畳み込みを数値的に評価するための、「単位トラクション入力」に対する応力応答関数の解析表現を導出する。次に、これを利用して、区分的に均質な領域により表現された「不均質媒質」の応力場を表現する数値計算コードを開発する。こうして開発した計算コードにおいて、全ての不均質性を同一にしたものは、既存の2次元半無限媒質の計算結果と一致するはずである。両者の比較ににより、開発した計算コードの定量的検証を行う。検証の後、単純な不均質構造モデルを構築し、媒質の不均質性が支配する地震サイクルの特徴の抽出を目指した数値実験を行う。
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| Causes of Carryover |
2020年2月に研究打ち合わせの国内出張を予定していたが、新型コロナウイルスの影響で中止としたため、次年度使用額が生じた。問題が収まった後に、計画を再開し研究打ち合わせの国内出張を行う。
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