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2016 Fiscal Year Annual Research Report

固体地球科学に資する次世代型データ同化法の創出

Research Project

Project/Area Number 26280006
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

長尾 大道  東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮崎 真一  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334285)
堀 高峰  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター 地震津波予測研究グループ, グループリーダー (00359176)
中野 慎也  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40378576)
中村 和幸  明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (40462171)
庄 建倉  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (70465920)
福田 淳一  東京大学, 地震研究所, 助教 (70569714)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywordsデータ同化 / 固体地球科学 / 逐次ベイズフィルタ / 疎性モデリング / データ駆動型モデリング / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / レプリカ交換モンテカルロ法 / 地震
Outline of Annual Research Achievements

3年目となる平成28年度の研究実績は、以下の通りである。
[開発班] データ同化アルゴリズムの統合:前年度までに開発した、各時間帯における有効な帯域を推定しながらデータ同化を実施する(以下、FMDAS: Frequency Monitoring Data Assimilation System)、およびデータ駆動型モデリング機能を有するデータ同化法(以下、DDDAS: Data-Driven Data Assimilation System)を統合し、固体地球科学に資する次世代型データ同化アルゴリズムとして完成させた。これらを2編の英語論文にまとめて国際誌に投稿し、うち1本は受理済み、残る1本は審査中である。
[実装班] データ同化ライブラリの構築と公開:様々な分野におけるデータ同化研究で利用可能となるように、これまでに実装したデータ同化に関するプログラムをデータ同化ライブラリとしてまとめる準備を進めた。
[応用班] 固体地球科学の諸問題へのDDDASの適用:前年度に開発したDDDASを、固体地球科学の諸問題、特に地震データへの適用を開始した。その際、まずはスモールスケールの問題に対して適用することによって得られた結果について十分に吟味し、さらに大きなスケールの問題へと適用範囲を広めた。
[統括班] 研究集会等の開催および教科書の執筆:日本地球惑星科学関連学会連合大会を始めとする国内・国際会議において本研究に関する特別セッションを企画・開催した。また、本研究の内容をまとめた固体地球科学におけるデータ同化研究に関する教科書の執筆を開始した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究計画の最大の目標である2つのデータ同化手法を開発および統合することにより、固体地球科学に資する次世代型データ同化アルゴリズムとして完成させた。また、地震データへの適用を開始し、2編の英語論文にまとめて国際誌に投稿するに至った。さらには、本研究によって開発した手法をデータ同化ライブラリとして構築し、公開するための準備も順調に進行中である。本研究内容を広く知らしめるための活動として、研究集会等の開催や、日本地球惑星科学関連学会連合大会を始めとする国内・国際会議において本研究に関する特別セッションを企画・開催した。以上より、本研究計画は、おおむね順調に進展していると判断する。なお、本研究の内容をまとめた固体地球科学におけるデータ同化研究に関する教科書の執筆する予定であったが、出版社との交渉が長引き、平成29年度に出版することとなったため、本研究の実施期間を1年延長した。

Strategy for Future Research Activity

本研究の実施延長期間となる平成29年度は、主に本研究の内容をまとめた固体地球科学に資するデータ同化に関する教科書の執筆ならびに出版に時間を割く。また、本研究に関する今後の国際連携を展開していくため、国内・国際学会での特別セッションの企画や、各国のデータ同化研究者との交流にも努める。

Causes of Carryover

本研究の成果を取りまとめ、最終年度となる平成28年度に教科書を執筆する予定であったが、出版社との交渉が長引き、執筆および出版が平成29年度に延期となった。また国際連携を醸成するために、データ同化研究を実施している海外の研究者と会合を行う予定であったが、先方が多忙を極めており、これも平成29年度に延期となった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

本研究の補助事業期間を延長することが承認されたため、平成29年度への繰越金は、教科書執筆会議への出張費や、海外のデータ同化研究者と会合を行うための旅費に充てる。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Seismic wavefield imaging based on the replica exchange Monte Carlo method2017

    • Author(s)
      Kano, M., H. Nagao, D. Ishikawa, S. Ito, S. Sakai, S. Nakagawa, M. Hori, and N. Hirata
    • Journal Title

      Geophys. J. Int.

      Volume: 208 Pages: 529-545

    • DOI

      10.1093/gji/ggw410

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 大規模自由度系におけるデータ同化のための2nd-order adjoint法に基づく不確実評価法2017

    • Author(s)
      伊藤 伸一, 長尾 大道, 山中 晃徳, 塚田 祐貴, 小山 敏幸, 加納 将行, 井上 純哉
    • Journal Title

      月刊海洋 号外

      Volume: 59 Pages: 76-82

  • [Journal Article] 災害時におけるリアルタイムな広域人流推定のための高精度な粒子フィルタの提案2017

    • Author(s)
      須藤 明人, 樫山 武浩, 矢部 貴大, 樋口 知之, 中野 慎也, 斎藤 正也, 関本 義秀
    • Journal Title

      交通工学論文集

      Volume: 3 Pages: A_76-A_83

    • DOI

      10.14954/jste.3.2_A_76

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data assimilation for massive autonomous systems based on a second-order adjoint method2016

    • Author(s)
      Ito, S., H. Nagao, A. Yamanaka, Y. Tsukada, T. Koyama, M. Kano, and J. Inoue
    • Journal Title

      Phys. Rev. E

      Volume: 94 Pages: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.043307

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Geodetic inversion for spatial distribution of slip under smoothness, discontinuity, and sparsity constraints2016

    • Author(s)
      Nakata, R., T. Kuwatani, M. Okada, and T. Hori
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 68 Pages: 20_1-20_10

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fast and stable estimation of macroscopic parameters in particle systems by data assimilation2016

    • Author(s)
      Nakamura, K. and Y. Kono
    • Journal Title

      Proceedings of the 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications

      Volume: - Pages: 132-136

    • DOI

      10.5687/sss.2016.132

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hidden Markov modelling of sparse time series from non-volcanic tremor observations2016

    • Author(s)
      Wang, T., J. Zhuang, K. Obara, and H. Tsuraoka
    • Journal Title

      Journal of the Royal Statistical Society, Series C (Applied Statistics)

      Volume: 66 Pages: -

    • DOI

      10.1111/rssc.12194

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Uncertainty quantification based on second-order adjoint method for data assimilation using massive autonomous systems2017

    • Author(s)
      Ito, S., H. Nagao, A. Yamanaka, Y. Tsukada, T. Koyama, M. Kano, and J. Inoue
    • Organizer
      RIKEN International Symposium on Data Assimilation
    • Place of Presentation
      理化学研究所 計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-02-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kernel regression approach for ensemble Kalman filters2017

    • Author(s)
      Nakano, S.
    • Organizer
      The 3rd RIKEN International Symposium on Data Assimilation / 7th Annual Japanese Data Assimilation Workshop
    • Place of Presentation
      理化学研究所 計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-02-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] データ同化の手法とその最近の動向2016

    • Author(s)
      中野 慎也
    • Organizer
      日本機械学会 講習会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-12-22
    • Invited
  • [Presentation] Selection of observation points in kriging based on non-convex programming2016

    • Author(s)
      Ishikawa, D., M. Kano, S. Ito, and H. Nagao
    • Organizer
      American Geophysical Union Fall Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Moscone Center (San Francisco, USA)
    • Year and Date
      2016-12-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地震発生サイクルシミュレーションとその地震発生予測への活用2016

    • Author(s)
      兵藤 守, 堀 高峰, 中田 令子, 有吉 慶介
    • Organizer
      日本地質学会
    • Place of Presentation
      日本大学文理学部(東京都世田谷区)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Invited
  • [Presentation] 粒子系物理モデルのマクロパラメータ推定と統計モデリング2016

    • Author(s)
      中村 和幸, 河野 穣
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-05
  • [Presentation] 地震研究に貢献する統計科学2016

    • Author(s)
      長尾 大道
    • Organizer
      統計関連学会連合大会 市民講演会
    • Place of Presentation
      石川県教育会館(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-04
    • Invited
  • [Presentation] Seismic wavefield imaging based on the replica exchange Monte Carlo2016

    • Author(s)
      Kano, M., H. Nagao, D. Ishikawa, S. Sakai, S. Nakagawa, M. Hori, and N. Hirata
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society 13th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      China National Convention Centre (Beijing, China)
    • Year and Date
      2016-08-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation site selection strategy based on DC programming beneficial to seismic wave field imaging utilizing dense seismic array data2016

    • Author(s)
      Nagao, H., D. Ishikawa, and M. Kano
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society 13th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      China National Convention Centre (Beijing, China)
    • Year and Date
      2016-08-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Correcting biases in the estimates of earthquake clustering parameters caused by short-term missing of aftershocks2016

    • Author(s)
      Zhuang, J. and T. Wang
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • Year and Date
      2016-05-25
  • [Presentation] Numerical experiments on estimation of frictional parameters on the SSE fault through Ensemble Kalman Filter2016

    • Author(s)
      Okuda, R., K. Hirahara, S. Miyazaki, M. Kano, and M. Ohtani
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • Year and Date
      2016-05-22
  • [Presentation] Comparison of the spatio-temporal evolution of slow slip events in the Yaeyama Islands, southwestern Japan2016

    • Author(s)
      Kano, M., J. Fukuda, and S. Miyazaki
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • Year and Date
      2016-05-22
  • [Remarks] 東京大学地震研究所 長尾研究室

    • URL

      http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/nagaoh/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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