2022 Fiscal Year Annual Research Report
ベイズ推定に基づく断層物理モデリングの新手法の確立、実地震の破壊停止の力学の解明
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21J01694
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 大祐 京都大学, 防災研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 断層摩擦 / 震源インバージョン / ベイズ推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、断層の摩擦応力状態とその合理的空間解像度の同時推定を狙うものである。断層滑りの推定で発展してきたベイズ逆解析手法を断層運動の物理シミュレーションに組み合わせることで、断層面の摩擦状態のみならずデータから推定可能な摩擦状態の解像限界を同時推定することが、本研究の主眼だった。
モデルパラメターの解像度を決める超パラメターの推定において事前情報への過剰適合が容易に生じうることを明らかにした研究が、今年度改訂ののち受理された(Sato, Fukahata, & Nozue, 2022)。上記研究成果は主にガウス分布型の尤度と事前分布を用いる(しばしば線形逆問題と呼ばれる)ベイズ推定を対象にした問題提起だったが、同様の困難が非線形逆問題でも生じることを今年度の研究で明らかにした。さらに、この困難を回避するため、特にモンテカルロ計算について新しい計算アルゴリズムも提案している。これらの内容は今年度の地震学会で発表しており、人工測地データを用いた滑りインバージョンで手法の有効性を定量化できた(佐藤及び深畑, 2022）。現在、同研究について投稿論文を準備している。一方、手法開発に大きく時間が割かれ、今年度実施を目指した実データへの適用には至らなかった。来年度の研究で実データへの適用を目指す。
本研究課題の成果について、統計数理研究所リスク解析戦略研究センターからセミナー依頼を受けて講演を行った。この他、昨年度受理された海外研究者との共著論文について学会発表を行い、また、能登の群発地震活動に関する観測機器設置に参加した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
非線形問題での従来手法の問題点が発覚したことで手法改善の必要性が生じ、手法開発に時間が割かれ、今年度に実現を目指した実データへの適用には至らなかったため。人工データを用いた手法の性能試験は今年度実施できており、進捗の大幅な遅れはない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度開発した新しいモンテカルロ計算手法は、超パラメター推定における従来法の問題点を回避しており、かつ非線形逆問題にも適用できる。来年度は、本手法を実際の観測データへ適用することを予定している。課題実施者の国立研究開発法人海洋研究開発機構への所属変更に伴い、データとしては同機構が開発・設置した地震・津波観測監視システム(DONET)を想定する。南海トラフ震源域のプレート運動に手法を適用し、固着率の時間変動を調べることで、半割れ等の断層破壊停止を引き起こす断層の境界条件に関する情報抽出も期待できる。今後は、実際の観測点配置を念頭においた双子実験と実データ応用によって、実データによる断層摩擦応力状態の推定能力に関して知見を深める。
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