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沖合津波観測による津波即時予測技術の共進化を可能にする標準評価法の創出

研究課題

研究課題/領域番号 19H02409
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分25030:防災工学関連
研究機関徳島大学

研究代表者

馬場 俊孝  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90359191)

研究分担者 対馬 弘晃  気象庁気象研究所, 地震津波研究部, 主任研究官 (00589864)
高川 智博  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (30451785)
齊藤 竜彦  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波防災研究部門, 主任研究員 (30550933)
久保田 達矢  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 特別研究員 (70808071)
近貞 直孝  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 主任研究員 (90318197)
前田 拓人  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435579)
大石 裕介  富士通株式会社(富士通研究所), その他部局等, 研究員(移行) (90816240)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 交付 (2021年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード津波即時予測 / 海底水圧観測 / ベンチマークテスト / 津波 / 即時予測 / 動圧効果 / 3次元シミュレーション / 津波観測網
研究開始時の研究の概要

本研究課題は,急速に発展してきた超稠密津波観測網記録を用いた種々の津波即時予測手法に対して,その特性を相互に比較可能なプラットフォームを構築し,予測結果の定量比較を通じて津波即時予測技術の共進化を行うものである.そのために,海底圧力計観測網による津波記録を利用する際に直面している観測記録の複雑性に正面から立ち向かう.津波発生の最新理論を用いて,これまで作成が困難であった震源直上における地殻変動や海水中の動圧効果までを含んだ仮想津波記録の合成を実現する.仮想津波記録を用いた複数の手法による津波即時予測実験を通じて予測技術の標準評価法を確立する.

研究実績の概要

昨年度開発した手法をもとに,地殻変動や海水中の動圧効果までを含んだ海底水圧記録の再現のための,3次元数値シミュレーションの準備を進めた.現実的なプレート境界形状の上の不均質な断層破壊によって生成される全波動シミュレーションを目的として.2011年東北地方太平洋沖地震を対象として検討したが,既存のデータ解析に基づく震源モデルでは,断層すべりの短波長成分が不足し,実際に近地海底観測点で記録されたような現実的な記録を合成するには不十分であることが明らかになった.そこで,シナリオ地震の強震動シミュレーションで提案活用されている不均質断層モデルのアップスケーリング手法を活用し,長周期では既存断層モデルによく一致しつつ短波長滑り成分をもつような地震断層モデルを作成した.
OpenFOAMによる3次元津波伝播シミュレーションでは,2次元分散波モデルと比較し,短波長の津波がより高精度に再現可能であることを解析解との比較から明らかにした.特に,海溝軸付近で想定される短波長の津波を2次元モデルよりも高精度に予測できる可能性が確認できた.
また,沖合の海底水圧計が観測する複雑な記録を地震動と津波成分に分離する手法を開発した.従来の津波予測手法では,津波の伝播速度は遅いため,観測点に十分な津波が観測できるようになるまでしばらく待つ必要があったが,今回の手法で得られる地震動成分を適切に利用することで,地震直後の津波の予測の精度の向上が見込める.
このように,沖合観測および震源域直上の観測では,短波長の津波,地震動と混在する津波など,従来の湾内で観測される津波とは異なる特徴的な性質をもつ.新しい観測態勢に対応するためには津波の発生と伝播の理論の再構築が重要であり,流体力学に加え,弾性体力学が津波研究において重要な役割を果たしていることをレビュー論文として報告した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的である現実的な断層運動から励起される地殻変動や海水中の動圧効果までを含んだ海底水圧記録の再現まで,もう一歩の段階である.最終年度(来年度)では,プレート境界形状の上の不均質な断層破壊によって生成される全波動をシミュレートし,その仮想データを用いた津波予測技術の標準評価法を提案できる見込みである.研究は,おおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

これまでに開発した要素技術を組合わせることにより,現実的な海底地震津波観測記録を合成する.これを利用した津波即時予測技術の評価のための標準評価法を提案し,予測技術の共進化に貢献する.
また,近い将来発生するとされる南海トラフ巨大地震時の破壊は多様であること知られている.これまでは,最も基本的な破壊パターンを想定した地震時破壊シナリオ,津波発生シナリオを想定してきた.今後,地震動の励起量が極端に少なくなる津波地震の震源など,現在得られている地球物理データをもとに,力学的に発生しうる多様な破壊シナリオ,津波発生シナリオを想定する手法を開発する.このシナリオに基づいて,本研究で開発する手法で現実的な海底水圧記録を合成し,今後の津波災害の軽減に資するデータを提供する.また,海底水圧記録のうち,これまで活用されてこなかった地震動成分を活用し,沖合の地震の震源断層の時間・空間の高解像度な推定に取り組む予定である.

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書

研究成果

(24件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Extracting Near‐Field Seismograms From Ocean‐Bottom Pressure Gauge Inside the Focal Area: Application to the 2011 Mw 9.1 Tohoku‐Oki Earthquake2021

    • 著者名/発表者名
      Kubota Tatsuya、Saito Tatsuhiko、Tsushima Hiroaki、Hino Ryota、Ohta Yusaku、Suzuki Syuichi、Inazu Daisuke
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 48 ページ: e2020GL091664

    • DOI

      10.1029/2020GL091664

    • 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] Tsunami Modeling for the Deep Sea and Inside Focal Areas2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Tatsuhiko、Kubota Tatsuya
    • 雑誌名

      Annual Review of Earth and Planetary Sciences

      巻: 48 ページ: 121~145

    • DOI

      10.1146/annurev-earth-071719-054845

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 南海トラフ巨大地震の 3 次元津波伝播シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      大石 裕介, 新出 孝政, 山崎 崇史, 牧野嶋 文泰, 馬場 俊孝, 前田 拓人, 近貞 直孝, 対馬 弘晃, 高川 智博
    • 雑誌名

      土木学会論文集 B2 (海岸工学)

      巻: 76 ページ: I_259-I_264

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Method of Real-Time Tsunami Detection Using Ensemble Empirical Mode Decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Yuchen、Satake Kenji、Maeda Takuto、Shinohara Masanao、Sakai Shin’ichi
    • 雑誌名

      Seismological Research Letters

      巻: 91 ページ: 2851~2861

    • DOI

      10.1785/0220200115

    • 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] Deep Investigations of Outer‐Rise Tsunami Characteristics Using Well‐Mapped Normal Faults Along the Japan Trench2020

    • 著者名/発表者名
      Baba Toshitaka、Chikasada Naotaka、Nakamura Yasuyuki、Fujie Gou、Obana Koichiro、Miura Seiichi、Kodaira Shuichi
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 125 ページ: e2020JB020060

    • DOI

      10.1029/2020JB020060

    • 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] Synthesizing sea surface height change including seismic waves and tsunami using a dynamic rupture scenario of anticipated Nankai trough earthquakes2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Tatsuhiko、Baba Toshitaka、Inazu Daisuke、Takemura Shunsuke、Fukuyama Eiichi
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 769 ページ: 228166~228166

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2019.228166

    • 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] Tsunami Data Assimilation of Cabled Ocean Bottom Pressure Records for the 2015 Torishima Volcanic Tsunami Earthquake2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Y.、Satake K.、Sandanbata O.、Maeda T.、Su H.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 124 ページ: 10413~10422

    • DOI

      10.1029/2019JB018056

    • 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] Tsunami Data Assimilation Without a Dense Observation Network2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Y.、Maeda T.、Satake K.、Heidarzadeh M.、Su H.、Sheehan A. F.、Gusman A. R.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 46 ページ: 2045~2053

    • DOI

      10.1029/2018GL080930

    • 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] Modeling of a dispersive tsunami caused by a submarine landslide based on detailed bathymetry of the continental slope in the Nankai trough, southwest Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Baba Toshitaka、Gon Yodai、Imai Kentaro、Yamashita Kei、Matsuno Tetsuo、Hayashi Mitsuru、Ichihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 768 ページ: 228182~228182

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2019.228182

    • 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
  • [学会発表] S-net沖合海底圧力観測網が記録した2020年7月1日に発生した気象津波2020

    • 著者名/発表者名
      久保田達矢・齊藤竜彦・近貞直孝・三反畑修
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Tsunami analysis using the S-net pressure gauge records during the Mw 7.0 Off-Fukushima earthquake on 22 Novemver 2016 to reduce the effects of tsunami-irrelevant pressure components2020

    • 著者名/発表者名
      Kubota, T., Chikasada, N. Y., Tsushima, H., Suzuki, W., Nakamura, T., & Kubo, H.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Millimeter-scale tsunami of an M6 earthquake observed by the nearest-field pressure gauge array: a fault modeling and stress drop estimation2020

    • 著者名/発表者名
      Kubota, T., Saito, T., & Suzuki, W.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 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] Fault modeling and stress drop estimation based on millimeter-scale tsunami records of an M6 earthquake detected by the dense and wide pressure gauge array2020

    • 著者名/発表者名
      Kubota, T., Saito, T., & Suzuki, W.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OpenSWPC + JAGURS: 巨大地震の全波動現象再現のための融合数値シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      前田拓人・齊藤竜彦・馬場俊孝
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 津波即時予測実験のための現実的全波動数値シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      前田拓人・齊藤竜彦・馬場俊孝
    • 学会等名
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「固体地球の多様な波動現象へのアプローチ:多量データ解析と大規模計算を両輪に」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Real-Time Tsunami Detection Based on Ensemble Empirical Mode Decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      王宇晨・佐竹健治・前田拓人・篠原雅尚・酒井慎一
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tsunami Simulations of the 1933 Showa-Sanriku Earthquake using Well-Mapped Normal Faults along the Japan Trench2020

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Baba, Naotaka Chikasada, Yasuyuki Nakamura, Gou Fujie, Koichiro Obana, Seiichi Miura, and Shuichi Kodaira
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海域調査から作成された断層モデルを用いた1933年昭和三陸地震津波のフォワード計算2020

    • 著者名/発表者名
      馬場俊孝・近貞直孝・中村恭之・藤江剛・尾鼻浩一郎・三浦誠一・小平秀一
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 日本海溝におけるアウターライズ地震津波の数値計算2020

    • 著者名/発表者名
      馬場俊孝・近貞直孝・中村恭之・藤江剛・尾鼻浩一郎・三浦誠一・小平秀一
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tsunami Data Assimilation of the 2015 Torishima Earthquake2019

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O., Wang, Y., Satake, K., Maeda, T., and Su, H.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2015年鳥島地震の津波データ同化2019

    • 著者名/発表者名
      王宇晨・佐竹健治・三反畑修・前田拓人
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会(JpGU2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 津波堆積物に基づく津波規模評価の試み:南海トラフ地震の例2019

    • 著者名/発表者名
      菅原大助・今井健太郎・岡田真介・前田拓人
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会(JpGU2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Dispersion effects on generation and propagation of tsunami caused by submarine landslide2019

    • 著者名/発表者名
      Baba, T., Imai, K., Yamashita, K.
    • 学会等名
      27thIUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 津波即時予測

    • URL

      https://toshitaka-baba.wixsite.com/index/early-tsunami-prediction

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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