2009 Fiscal Year Annual Research Report
地殻の微細不均質性の新しいイメージング法および物性量の推定法の開発とその応用
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21540425
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
蓬田 清 Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 教授 (70230844)
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| Keywords | 微細不均質性 / 高周波地震波 / 散乱理論 / 数値実験 / イメージング |
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| Research Abstract |
微細不均質構造をもつ媒質での波動伝搬の数値的な研究として、空隙をランダムに分布させた媒質における減衰および分散の周波数依存性を詳細に考察した。特に、散乱現象において幅広い分野で用いられている幾つかの散乱理論は空隙の数密度が数%程度の弱い不均質媒質でしか有効ではないが、数値実験による高い数密度の媒質での結果と比較することで、これらの散乱理論の適用範囲や優劣の判定が可能となった。検証の結果、数密度が20%程度の非常に強い不均質媒質でも、古典的なFoldyモデルでは減衰と分散を十分な精度で再現できることがわかった。この成果は地震学に限らず、波動伝搬の広範な分野として初めての成果であり、Kawahara et al.(2009)にまとめられ発表された。
固体地球科学においては、不均質性は空隙のような速度が背景媒質に比べて遅くなるばかりでなく、正負のどちらの擾刮もある媒質を想定する。そこで、背景媒質より速度が遅い、または速い含有物をランダムに分布させた媒質における波動伝搬の減衰および分散の周期依存性を新たに考察した。速度の遅い含有物を含む媒質では、空隙の場合と同様に、減衰も分散も十分な精度でFoldyモデルと一致することが確認された。また、因果律に基づく、減衰と分散の相互関係であるKramers-Kronigの関係式も成り立つことがわかった。これに対して、速度が速い含有物を含む媒質の場合には、上記2つの場合と異なり、分散においては低周波領域の速度が速くなり、Kramers-Kronigの関係式と全く相容れない。Foldyモデルはこの場合でもよく数値実験の結果を指示している。これは不均質性の導入が波動伝搬の位相を進めるため、因果律では時間が通常とは逆に進む、つまりこれまでの概念を時間を反転することにより適用できるという非常に重要な結果が得られた。
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[Journal Article] Capability of the penetrator seismometer system for lunar seismic event observation2009
Author(s)
Yamada, R., I.Yamada, H.Shir aishi, S.Tanaka, Y.Takagi, N.Kobayashi, N.Takeuchi, Y.Ishihara, H.Murakami, K.Yomogida, J.Koyama, A.Fujimura, H.Mizutani
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Journal Title
Planetary and Space Sciences 57
Pages: 751-763
Peer Reviewed
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