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データ同化と機械学習の融合による沈み込み帯の摩擦特性の時空間構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03796
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関東北大学

研究代表者

加納 将行  東北大学, 理学研究科, 助教 (10739056)

研究分担者 宮崎 真一  京都大学, 理学研究科, 教授 (00334285)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードデータ同化 / 断層すべり / 摩擦特性 / 地殻変動 / 機械学習 / スロースリップイベント / GNSS / GNSS
研究成果の概要

本研究では、プレート沈み込み帯において、現在どのような断層すべりが生じているか、またそれが短期的にどう推移していくかを、推定・予測するためデータ同化手法開発を主目的とする。それに向けて、断層すべりの様式を既定している摩擦特性の時空間分布の解明のための手法開発、地殻変動データ解析を行った。その結果、地殻変動データから地震後1ヶ月程度の断層すべりの予測能力の向上に成功した。また巨大地震とゆっくりとした断層すべりであるスロースリップ(SSE)の時空間的な関係・繰り返し発生するSSEの多様性を解明すると共に、琉球海溝南西部における巨大地震発生ポテンシャルを持つ領域を推定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、将来起こるであろう巨大地震の予測に向けて重要な、断層すべりの様式を支配する摩擦特性の推定を地殻変動データから直接推定し、ゆっくりすべりの予測を行うデータ同化手法を開発した。開発手法を用いてゆっくりすべりの時空間発展をリアルタイムでモニタリングすることができれば、そのようなすべりが巨大地震発生域に与える応力擾乱をより定量的に評価することが可能になる。関連して、ゆっくりすべりの発生により巨大地震発生域の下端で固着のはがれが生じていることが明らかになり、このような観測事実からもゆっくりすべりをより定量的に現状把握することが重要と言える。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] A convolutional neural network-based classification of local earthquakes and tectonic tremors in Sanriku-oki, Japan, using S-net data2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hidenobu、Tateiwa Kazuya、Yano Keisuke、Kano Masayuki
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 号: 1 ページ: 186-186

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01524-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential of megathrust earthquakes along the southern Ryukyu Trench inferred from GNSS data2021

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Ikeuchi Aoi、Nishimura Takuya、Miyazaki Shin’ichi、Matsushima Takeshi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01531-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detailed Spatial Slip Distribution for Short‐Term Slow Slip Events Along the Nankai Subduction Zone, Southwest Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Kato Aitaro
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 125 号: 7 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1029/2020jb019613

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adjoint-based direct data assimilation of GNSS time series for optimizing frictional parameters and predicting postseismic deformation following the 2003 Tokachi-oki earthquake2020

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Miyazaki Shin’ichi、Ishikawa Yoichi、Hirahara Kazuro
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 72 号: 1 ページ: 159-159

    • DOI

      10.1186/s40623-020-01293-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Episodic tremor and slip silently invades strongly locked megathrust in the Nankai Trough2019

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Kato Aitaro、Obara Kazushige
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 9270-9270

    • DOI

      10.1038/s41598-019-45781-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Possible slow slip event beneath the Kii Peninsula, southwest Japan, inferred from historical tilt records in 19732019

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Kano Yasuyuki
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 71 号: 1 ページ: 95-95

    • DOI

      10.1186/s40623-019-1076-9

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatiotemporal Evolution of Recurrent Slow Slip Events Along the Southern Ryukyu Subduction Zone, Japan, From 2010 to 20132018

    • 著者名/発表者名
      Kano Masayuki、Fukuda Jun'ichi、Miyazaki Shin'ichi、Nakamura Mamoru
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 123 号: 8 ページ: 7090-7107

    • DOI

      10.1029/2018jb016072

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 地殻変動データを用いた沈み込み帯の断層すべりの現状把握・短期推移予測に資するデータ同化研究2022

    • 著者名/発表者名
      加納将行
    • 学会等名
      第31回 AI・データ利活用研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Adjoint-based uncertainty quantification of frictional inhomogeneity on slow-slipping fault2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤伸一・加納将行・長尾大道
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] GNSSデータを用いた八重山諸島における平均変位速度ベクトルの推定2021

    • 著者名/発表者名
      池内葵・加納将行・中原恒・西村太志・駒野和基・西村卓也・宮崎真一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] GNSSを用いた短期的スロースリップイベントの自動検出:l1トレンドフィルタリングを用いたアプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Adjoint-based Uncertainty Quantification of Frictional Inhomogeneity on Slow-slipping Fault2021

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Masayuki Kano, Hiromichi Nagao
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosci. Soc. 2021 virtual, 18th Annual General Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アジョイント法に基づく2003年十勝沖地震の余効すべりの現状把握と短期推移予測2021

    • 著者名/発表者名
      加納将行・宮崎真一・石川洋一・平原和朗
    • 学会等名
      日本地震学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] l1トレンドフィルタリングによる西南日本GNSSアレイからの短期スロースリップ現象の検出2021

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      日本地震学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アジョイント法に基づく2003年十勝沖地震の余効すべりの現状把握と短期推移予測2021

    • 著者名/発表者名
      加納将行・宮崎真一・石川洋一・平原和朗
    • 学会等名
      日本測地学会第136回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] l1トレンドフィルタリングによる西南日本GNSSアレイからの短期スロースリップ現象の検出2021

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      日本測地学会第136回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] S-net単独観測点を用いたCNNによる三陸沖の近地地震・微動の分類とその汎用性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      加納将行・高橋秀暢・立岩和也・矢野恵佑
    • 学会等名
      「AI×地震の今と未来」研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] GNSSを用いた短期的スロースリップイベントの自動検出:l1トレンドフィルタリングを用いたアプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      「AI×地震の今と未来」研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Detailed Spatial Slip Distribution for Short-term Slow Slip Events along the Nankai Subduction Zone, Southwest Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Aitaro Kato
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty Quantification for Inhomogeneous Frictional Features in a Slow-Slipping Fault Based on a Large-Scale Four-Dimensional Variational Data Assimilation2020

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Masayuki Kano, Hiromichi Nagao
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベイズ l1 トレンドフィルタリングに基づくスロースリップ自動検知法2020

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 新設されたGNSS観測点を用いた琉球弧南西部で発生するSSEに関するすべり時空間発展解析2020

    • 著者名/発表者名
      駒野和基・宮崎真一・加納将行・松島健・西村卓也
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 変分法データ同化に基づく断層すべり面の摩擦特性空間分布の不確実性評価2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤伸一・加納将行・長尾大道
    • 学会等名
      2020年度統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数観測点を用いたスロースリップイベントの自動検知2020

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      2020年度統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 西南日本で発生する短期的スロースリップイベントの累積すべり分布の推定2020

    • 著者名/発表者名
      加納将行・加藤愛太郎
    • 学会等名
      日本測地学会第134回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 琉球弧南西部で発生する SSE に関するすべり時空間発展の解析2020

    • 著者名/発表者名
      駒野和基・宮崎真一・加納将行・松島健・西村卓也
    • 学会等名
      日本測地学会第134回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] トレンドフィルタリングを用いたGNSS観測点からの短期的スロースリップの自動検出2020

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      日本測地学会第134回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] GNSS複数観測点からの短期的スロースリップの自動検出:トレンドフィルタリングを用いたアプローチ2020

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・加納将行
    • 学会等名
      日本地震学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] S-netを用いた畳み込みニューラルネットによる三陸沖低周波微動検出の試み2020

    • 著者名/発表者名
      矢野恵佑・高橋秀暢・立岩和也・加納将行
    • 学会等名
      日本地震学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Detailed spatial slip distribution for short-term slow slip events and the spatial relation to megathrusts along the Nankai subduction zone, southwest Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Aitaro Kato, Kazushige Obara
    • 学会等名
      2020 AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Episodic tremor and slip silently invades strongly locked megathrust in the Nankai Trough2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Aitaro Kato, and Kazushige Obara
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 1970年代の傾斜記録に基づく紀伊半島でのスロースリップイベントの可能性2019

    • 著者名/発表者名
      加納将行・加納靖之
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Uncertainty quantification based on 4DVar data assimilation for massive simulation models2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Hiromichi Nagao, Masayuki Kano
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Episodic tremor and slip silently invades strongly locked megathrust in the Nankai Trough2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Aitaro Kato, and Kazushige Obara
    • 学会等名
      IUGG 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reanalysis of old ground tilt data recorded at Kii Peninsula, southwest Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Kano, and Masayuki Kano
    • 学会等名
      IUGG 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty quantification based on 4DVar data assimilation for massive simulation models2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Masayuki Kano, Hiromichi Nagao
    • 学会等名
      StatSei11
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データ同化に基づく断層すべりの理解・予測と波動場推定の高度化に向けた研究2019

    • 著者名/発表者名
      加納将行
    • 学会等名
      日本地震学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模4次元変分法データ同化に基づくスロースリップ断層面における摩擦特性不均一性の不確実性評価2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤伸一・加納将行・長尾大道
    • 学会等名
      日本地震学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Episodic tremor and slip silently invades strongly locked megathrust in the Nankai Trough2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Aitaro Kato, Kazushige Obara
    • 学会等名
      Joint Workshop on Slow Earthquakes 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 四国西部の深部短期的SSEに同期して固着域下端で発生するゆっくりすべり2019

    • 著者名/発表者名
      加納将行・加藤愛太郎・小原一成
    • 学会等名
      日本測地学会第132回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Uncertainty quantification for inhomogeneous frictional features in a slow-slipping fault based on a large-scale four-dimensional variational data assimilation2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Masayuki Kano, Hiromichi Nagao
    • 学会等名
      2019 AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal variation of SSEs in the southern Ryukyu subduction zone: Implications for frictional parameters on the fault2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kano, Jun’ichi Fukuda, Shin’ichi Miyazaki, Mamoru Nakamura
    • 学会等名
      Joint Workshop on Slow Earthquakes 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 琉球海溝南西部で繰り返し発生するSSEのすべりの時空間発展の多様性2018

    • 著者名/発表者名
      加納将行・福田淳一・宮崎真一・中村衛
    • 学会等名
      日本測地学会第130回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GNSSデータのスタックによる四国西部の短期的SSEのすべり分布の推定2018

    • 著者名/発表者名
      加納将行・加藤愛太郎・小原一成
    • 学会等名
      日本測地学会第130回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アジョイント法によるSSE発生域の摩擦特性の推定、日本地震学会2018年度秋季大会2018

    • 著者名/発表者名
      加納将行・宮崎真一・平原和朗
    • 学会等名
      日本地震学会2018年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GNSSデータのスタックによる四国西部の短期的SSEのすべり分布の推定2018

    • 著者名/発表者名
      加納将行・加藤愛太郎・小原一成
    • 学会等名
      日本地震学会2018年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 固体地球科学とデータ同化

    • URL

      https://sites.google.com/view/da-for-solid-earth

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] データ同化断層すべりモニタリングに向けた測地データ解析の革新

    • URL

      https://www.jishin.go.jp/main/herpnews/2021/win/herpnews2021win.pdf

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] データ同化で地震・火山現象を理解し予測する

    • URL

      http://www.gp.tohoku.ac.jp/research/topics/20180613101952.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Unraveling the Origin of Slow Earthquakes

    • URL

      https://eos.org/research-spotlights/unraveling-the-origin-of-slow-earthquakes

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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