津波即時予測のための周波数特性を考慮した地形による津波増幅効果の定量化
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20K22432
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宮下 卓也 京都大学, 防災研究所, 助教 (60874104)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 津波 / 津波応答関数 / 海溝型地震 / 南海トラフ地震 / 津波増幅率 / 応答関数 |
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| Outline of Research at the Start |
沖合で発生した津波は,地形の影響を受け沿岸で波高が増幅される.津波の増幅特性は水深比だけでなく水深方向の地形特性にも影響されるが,この地形効果は複雑であり定量化は行われていない.本研究では,津波モンテカルロシミュレーション結果から地形の周波数応答関数を推定し,沿岸域における津波の増幅率を定量化する.伝播経路上の津波波形のスペクトル変化を求め,多数シナリオのアンサンブルによって広い周波数領域での津波増幅成分を推定し,応答関数を求める.得られた応答関数は平均的な津波の増幅率となり,その空間分布や特徴について評価を行う.これらの成果は津波即時予測の精度改善に直結し,沿岸被害の低減を目指すものである.
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| Outline of Annual Research Achievements |
（1）津波の伝播経路推定
津波の地形による応答特性を定量化するためには，波面が波源域からどのような経路を辿り沿岸域に達するかを把握する必要がある．これにもとづき，ray tracing手法を用いて津波が沿岸地点に達するまでの経路を様々な波源を対象に推定した．空間解像度15秒のGEBCO2020の高解像度地形データを用いて，南海トラフの震源想定域をから100地点程度抽出し，各沿岸地点への伝播経路を求めた．抽出対象地域は，高知県，大阪湾湾奥部，および駿河湾湾奥部とした．計算結果をもとに，等深線と津波経路(ray path)の交点を基準とし，津波挙動の空間スケールが大きく変化する主要な点を抽出した．
（2）津波モンテカルロシミュレーション
地形の特徴的な応答を抽出するためには，多様な津波の入射条件(波長・波向) を用いて計算を行うことが必要である．そこでGoda et al.(2016)を基本とした確率津波モデルを用いて，多数の震源モデルを人工的に生成し，個々のシナリオについて津波伝播計算を行った．津波計算の基礎式は非線形長波方程式とし，数値モデルは適合格子細分化法(AMR法)を採用しているGeoClaw (Mandli et al., 2014)を用いた．多数のシナリオで広域の津波計算を行うことから，効率的な計算を行うために事前にAMRの格子分割基準のパラメータについてチューニングを行い，最適なAMRの格子分割条件を特定した．続いて，生成した津波のシナリオに基づき広域の津波計算を行い，求めた伝播経路上の地点における時系列波形を抽出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
南海トラフ地震津波を対象として，波源域から沿岸域までの伝播経路を多様なシナリオで推定できた．また最新の公開地形データGEBCO2020を用いることで，空間解像度が従来の2倍となり，より信頼性の高い伝播経路となった．一方で，モンテカルロシミュレーションにおいては計算機の更新に伴い使用可能な期間が当初の想定より短くなり，想定していたケース数の計算が終了していない．
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| Strategy for Future Research Activity |
日本の太平洋沿岸域でいくつかの代表地点を選定し，計算対象地域を絞った上で，200ケース以上のシナリオを考慮した津波のモンテカルロシミュレーションを行い，以下の2項目について実施する．
（1）周波数応答解析
津波の波源情報と沿岸域の津波波形から地形による津波の応答関数を抽出する．多様なシナリオを考慮した津波モンテカルロシミュレーションの結果から津波波形のスペクトル比を算出し，伝播過程における振幅成分の変化を求める．スペクトル比について多数シナリオの幾何平均をとることで，特徴的な地形効果が現れると想定している．これを応答関数とし，その分布や周辺地形による影響について考察する．
（2）地形増幅効果の定量化
得られた応答関数を用いて，周波数特性を考慮した地形による増幅率を計算する．応答関数の精度評価へのフィードバックを行いつつ，適切な時系列データ範囲，増幅率算定のためのフィルタリング手法を推定する．最終的には，得られた増幅率を用いて，既存の津波増幅指標（例：グリーンの法則）との比較による増幅率の性能評価を行い，津波の継続時間判定や，津波波高に対する波源と地形それぞれの寄与率の算定を可能にする計画である．
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
