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高次元データ駆動解析による歴史津波堆積物の高精度判別

研究課題

研究課題/領域番号 18H03820
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

駒井 武  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30357024)

研究分担者 後藤 和久  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10376543)
中村 謙吾  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30757589)
桑谷 立  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (60646785)
川辺 能成  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (90392604)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
38,740千円 (直接経費: 29,800千円、間接経費: 8,940千円)
2020年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2019年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2018年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワード津波堆積物 / 高次元データ / データ駆動解析 / スパースモデリング / 津波防災 / 地球化学 / データ駆動 / 次元圧縮 / 歴史津波堆積物 / 地球化学分析 / 防災・減災 / 地球化学調査
研究成果の概要

日本沿岸で過去に発生した巨大地震津波による堆積物を正確に把握するため、地球化学的調査による高次元データ取得と津波堆積物の統計数理解析を実施した。東日本地域を中心に津波堆積物の調査と試料採取を行い、従来にない高密度で堆積物試料を地球化学的に分析して、地質データと統合して得られた高次元データをスパースモデリング手法により解析した。この新技術により、各種のイベントや歴史的な事象を数理統計的に差別化して、歴史的な巨大津波による堆積物を高精度で判別できる包括的フレームワークを構築した。さらに、新手法の汎化性能の高精度化により、日本沿岸における地震津波イベントの頻度、浸水範囲の特定精度を向上させた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

歴史的な津波堆積物の調査および解析に関する研究は、これまでにも多くの実績があり、東日本震災以降では国内外で数多くの調査研究が実施されてきた。これらの多くは地質学的な調査や掘削による簡易的な堆積物試料の収集と砂状堆積層の特定を目的としており、大潮や河川氾濫等の大津波以外のイベントが混在する可能性が指摘されてきた。そのため、本研究ではスパースモデリングの新技術を導入して、従来にない高い精度で津波堆積物の高精度判別を可能にしたことは学術的に意義が大きい。また、地球化学とデータ科学の最新技術を導入して、大津波の頻度や規模を予測・推定することは、津波防災や安全システムの構築の観点から意義が大きい。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 8件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] New South Wales University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A geochemical approach for source apportionment and environmental impact assessment of heavy metals in a Cu?Ni mining region, Botswana2022

    • 著者名/発表者名
      Motswaiso Fiona、Wang Jiajie、Nakamura Kengo、Watanabe Noriaki、Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Environmental Earth Sciences

      巻: 81 号: 5 ページ: 01229-01229

    • DOI

      10.1007/s12665-021-10158-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Applicability of silty material brought by black tsunami to estimation of inundation area2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kousuke、Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Japanese Geotechnical Society Special Publication

      巻: 9 号: 5 ページ: 180-185

    • DOI

      10.3208/jgssp.v09.cpeg119

    • NAID

      130008103378

    • ISSN
      2188-8027
    • 年月日
      2021-10-12
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-driven analysis for source apportionment and geochemical backgrounds establishment of toxic elements and REEs in the Tohoku region, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Pujiwati Arie、Wang Jiajie、Nakamura Kengo、Kawabe Yoshishige、Watanabe Noriaki、Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 263 ページ: 128268-128268

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2020.128268

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ten years after the 2011 Tohoku-oki earthquake and tsunami: Geological and environmental effects and implications for disaster policy changes2021

    • 著者名/発表者名
      Goto, K., Ishizawa, T., Ebina, Y., Imamura, F., Sato, S., Udo, K.
    • 雑誌名

      Earth-Science Reviews

      巻: 212 ページ: 103417-103417

    • DOI

      10.1016/j.earscirev.2020.103417

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A geochemical approach for identifying marine incursions: Implications for tsunami geology on the Pacific coast of northeast Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Watanabe, Noriyoshi Tsuchiya, Shin-ichi Yamasaki, Yuki Sawai, Norihiro Hosoda, Fumiko W. Nara, Toshio Nakamura, Takeshi Komai
    • 雑誌名

      Applied Geochemistry

      巻: 118 ページ: 104644-104644

    • DOI

      10.1016/j.apgeochem.2020.104644

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse isocon analysis: A data-driven approach for material transfer estimation2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwatani Tatsu、Yoshida Kenta、Ueki Kenta、Oyanagi Ryosuke、Uno Masaoki、Akaho Shotaro
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 532 ページ: 119345-119345

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2019.119345

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 津波堆積物に含有する重金属等の化学組成と地下水・土壌への影響2019

    • 著者名/発表者名
      KOMAI Takeshi
    • 雑誌名

      地下水学会誌

      巻: 61 号: 1 ページ: 47-54

    • DOI

      10.5917/jagh.61.47

    • NAID

      130007706273

    • ISSN
      0913-4182, 2185-5943
    • 年月日
      2019-02-28
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Earth materials science in a data-driven paradigm2019

    • 著者名/発表者名
      T Kuwatani
    • 雑誌名

      Elements

      巻: 15 号: 4 ページ: 280-281

    • DOI

      10.2138/gselements.15.4.280

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A scheme proposal for an effective selection of survey sites in paleotsunami research, Hachinohe case, Aomori Prefecture2019

    • 著者名/発表者名
      Velasco, E., Goto, K., Sugawara, D., Nishimura, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2019 CWMD Conference

      巻: 19 ページ: 189-198

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geochemical Investigation of Metals and Trace Elements around the Abandoned Cu-Ni Mine Site in Selibe Phikwe2019

    • 著者名/発表者名
      Motswaiso Fiona S.、Nakamura Kengo、Watanabe Noriaki、Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Geoscience and Environment Protection

      巻: 07 号: 05 ページ: 275-293

    • DOI

      10.4236/gep.2019.75020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] JournalConstruction of a conceptual model for confined groundwater flow in the Gunii Khooloi Basin, Southern Gobi Region2019

    • 著者名/発表者名
      Batdemberel Bayanzul, Kengo Nakamura, Isao Machida, Noriaki Watanabe, Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Hydrogeology

      巻: 27(2) 号: 5 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1007/s10040-019-01955-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 津波堆積物に含有する重金属等の化学組成と地下水・土壌への影響2019

    • 著者名/発表者名
      駒井 武、中村謙吾、川辺能成、桑谷 立
    • 雑誌名

      地下水学会誌

      巻: 61 ページ: 47-54

    • NAID

      130007706273

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geochemical database of Japanese islands for basement rocks:2018

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Satoru、Ueki Kenta、Yoshida Kenta、Kuwatani Tatsu、Mohamed Mika、Horiuchi Shunsuke、Iwamori Hikaru
    • 雑誌名

      地質学雑誌

      巻: 124 号: 12 ページ: 1049-1054

    • DOI

      10.5575/geosoc.2018.0027

    • NAID

      130007612396

    • ISSN
      0016-7630, 1349-9963
    • 年月日
      2018-12-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of multivariate analysis to investigate the trace element contamination in top soil of coal mining district in Jorong, South Kalimantan, Indonesia2018

    • 著者名/発表者名
      Pujiwati Arie、Nakamura K、Watanabe N、Komai T
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      巻: 118 ページ: 012062-012062

    • DOI

      10.1088/1755-1315/118/1/012062

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Restoration Measures After the 2011 Tohoku-oki Tsunami and Their Impact on Tsunami Research2018

    • 著者名/発表者名
      Chagu-Goff Catherine、Goto Kazuhisa、Sugawara Daisuke、Nishimura Yuichi、Komai Takeshi
    • 雑誌名

      Advances in Natural and Technological Hazards Research

      巻: 118 ページ: 229-247

    • DOI

      10.1007/978-3-319-58691-5_14

    • ISBN
      9783319586908, 9783319586915
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 地球科学プロセス解明のためのデータ駆動型解析2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷 立
    • 雑誌名

      情報地質

      巻: 29 ページ: 49-60

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 地球化学プロセス抽出のためのフォーワードモデリングと逆解析2021

    • 著者名/発表者名
      桑谷 立、中村 謙吾、赤穂 昭太郎、駒井 武
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高次元データ駆動解析による津波堆積物の地球化学的判別2020

    • 著者名/発表者名
      駒井武, 中村謙吾, 桑谷立
    • 学会等名
      資源・素材2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習による津波堆積物の判別および東日本地域のデータベース構築2020

    • 著者名/発表者名
      駒井 武、栗田満瑠、中村謙吾、桑谷 立
    • 学会等名
      第30回環境地質学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 地球化学データ駆動解析による古津波堆積物の高精度判別2020

    • 著者名/発表者名
      駒井 武、山藤靖一郎、中村謙吾
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会(AGU Joint meeting)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3.11東日本大震災時に発生した津波堆積物の重金属の分布2020

    • 著者名/発表者名
      川辺能成
    • 学会等名
      第230回 地質汚染・災害イブニングセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ITRAX地球化学分析に基づいた歴史津波堆積物の高精度判別手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山藤靖一郎、中村謙吾、駒井 武
    • 学会等名
      第29回環境科学研究科地質学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chemical Properties of Tsunami Deposits Caused by the Great East Japan Earthquake2019

    • 著者名/発表者名
      川辺能成、原淳子
    • 学会等名
      AOGS 16th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of material transfer from compositional datasets using sparse modeling2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwatani, K. Yoshida, K. Ueki R Oyanagi, M. Uno, S. Akaho
    • 学会等名
      AOGS 2019, Singapore
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースアイソコン法の資源探査分野への応用2019

    • 著者名/発表者名
      桑谷立・赤穂昭太郎
    • 学会等名
      資源・素材学会秋季大会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スパースアイソコン解析:リファレンスフレームの自動決定2019

    • 著者名/発表者名
      桑谷立・赤穂昭太郎・吉田健太・上木賢太・宇野正起・大柳良介
    • 学会等名
      日本地質学会2019, 山口大学
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 全岩組成を用いた物質移動量のデータ駆動型解析2019

    • 著者名/発表者名
      桑谷立・赤穂昭太郎・吉田健太・上木賢太・宇野正起・大柳良介
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A scheme proposal for an effective selection of survey sites in paleo-tsunami research, Hachinohe case, Aomori Prefecture2019

    • 著者名/発表者名
      Velasco, E., Goto, K., Sugawara, D., Nishimura, Y.
    • 学会等名
      2019 CWMD Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical Properties of Tsunami Deposits Caused by the Great East Japan Earthquake2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawabe, J. Hara
    • 学会等名
      AOGS 16th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Geochemical and Statistical Analysis of Heavy Metals and Elements in Tsunami Deposits at Coastal Areas of Northeastern Japan2018

    • 著者名/発表者名
      T. Komai, K. Nakamura, Y. Kawabe, T. Kuwatani, N. Tsuchiya
    • 学会等名
      International Symposium on Ocean and Polar Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地球科学へのスパースモデリングの適用2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷立
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会(SIP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2011東日本大震災における津波堆積物中の重金属類とその分布特性およびリスクについて2018

    • 著者名/発表者名
      川辺能成、坂本靖英、原淳子、保高徹生、張銘、駒井武
    • 学会等名
      第55回環境工学研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 東日本大震災における津波堆積物中重金属類の分布特性について2018

    • 著者名/発表者名
      川辺能成、原淳子、駒井武
    • 学会等名
      資源素材(2018)福岡
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 数理情報科学による地球科学逆問題への挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷立
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 岩石風化プロセスのフォーワードモデリングと逆解析2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷立,赤穂昭太郎
    • 学会等名
      資源・素材学会 2018(福岡)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Geochemical Data-processing for extracting geological processes2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsu Kuwatani
    • 学会等名
      15th International Symposium of Mineral Exploration (ISME-XV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 疎性モデリングによる元素移動量の定量化2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷立・赤穂昭太郎・吉田健太・上木賢太・大柳良介
    • 学会等名
      資源・素材学会 2019年春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 図説 地球科学の事典 ビッグデータ解析2018

    • 著者名/発表者名
      桑谷立、岩森光
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Water Dynamics 20212021

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-12-25  

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