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地震波形に基づく地震と地下構造の同時推定への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 21K14019
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関国立研究開発法人防災科学技術研究所

研究代表者

久保 久彦  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 (00795221)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード地震波形 / セントロイドモーメントテンソルインバージョン / トランスディメンジョナルインバージョン / 地下構造推定 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / ベイズ最適化 / 地震動エミュレーション / 地震 / 地下構造 / 同時推定 / エミュレーション
研究開始時の研究の概要

地震時に観測される波形記録には地震と地下構造の両方の情報が含まれているが、従来の解析では解析上の都合から地震もしくは地下構造の「どちらか」しか推定することしかできなかった。その場合、もう片方の情報は単純化した上で、別途得られた情報で仮定することになるため、推定したモデルがこの仮定や単純化によって歪められてきた可能性がある。この状況を打破し、地震波形をフルに生かす形で、地震と地下構造モデルの「両方」の情報を同時推定することに本研究は挑戦する。この推定技術を確立することによって、解を歪める仮定や単純化が入り込まない形で、地震という断層破壊現象および地球の地下構造の真の姿を解明することが可能となる。

研究実績の概要

地震時に観測される波形記録には地震と地下構造の両方の情報が含まれているが、従来の解析では解析上の都合から地震もしくは地下構造の「どちらか」しか推定することができなかった。その場合、もう片方の情報は単純化した上で、別途得られた情報で仮定することになるため、推定したモデルがこの仮定や単純化によって歪められてきた可能性がある。この状況を打破し、地震波形をフルに生かす形で、地震と地下構造モデルの「両方」の情報を同時推定することに本研究は挑戦する。2023年度は、地震波形から地震の震源情報もしくは地下構造を推定する手法に関しての個別の開発を中心として行った。
1.トランスディメンジョナルインバージョンを用いた地震波形に基づく地下構造推定手法に関して高度化を進めるとともに、地震波形から地震の震源情報と地下構造を同時推定する手法に関する検討を進めた。
2.マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた地震の矩形断層面の推定手法を開発し、陸域GNSSデータを用いた場合・津波波源データを用いた場合・両方を用いた場合に推定される解の評価をそれぞれで行った。その結果、津波波源データを使うことで、陸上GNSSデータだけでは解像度が低くなる海域浅部の地震の断層モデルをよりよく推定できることを示した。またGNSSと津波波源データという2つの異なるデータを用いることで、よりロバストな推定となることもわかった。この結果に関して論文として研究発表を行うとともに、国内会議にて発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

令和6年能登半島地震の解析・調査研究を優先したため、本研究課題の進捗に遅れが生じている。またトランスディメンジョナルインバージョンを用いた地震波形に基づく地下構造推定手法の検討および地震波形から地震の震源情報と地下構造を同時推定する手法に関する検討に時間を要している状態である。次年度に研究実施期間を延長し、研究計画の見直しを行うことで、本研究課題の着実な実行に努める。

今後の研究の推進方策

2024年度末まで研究実施期間を延長し、地震波形から地震と地下構造モデルの両方を同時推定する解析手法の開発、理論テストおよび実記録への適用による検証を行う。関連する資料文献の購入、国内外の学会等に参加し、研究成果の発表や関連する知見の収集を進める。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] On the use of tsunami-source data for high-resolution fault imaging of offshore earthquakes2023

    • 著者名/発表者名
      Kubo Hisahiko、Kubota Tatsuya、Suzuki Wataru、Nakamura Takeshi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 号: 1 ページ: 125-125

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01878-5

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] セントロイドモーメントテンソルインバージョンへのベイズ最適化の適用2022

    • 著者名/発表者名
      久保 久彦、木村 武志、吉田 圭佑
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 3 号: J2 ページ: 209-214

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_209

    • ISSN
      2435-9262
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 津波波源データを用いた海域浅部地震の矩形断層面推定2023

    • 著者名/発表者名
      久保久彦, 久保田達矢, 鈴木 亘, 中村武史
    • 学会等名
      日本測地学会第140回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] セントロイドモーメントテンソルインバージョンへのベイズ最適化の適用2022

    • 著者名/発表者名
      久保 久彦, 木村 武志, 吉田 圭佑
    • 学会等名
      AI・データサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 近地地震波形に基づく一次元地下成層構造の推定へのベイズ最適化の適用2022

    • 著者名/発表者名
      久保 久彦
    • 学会等名
      日本地震学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 地震学分野におけるブラックボックス最適化問題へのベイズ最適化の適用:セントロイドモーメントテンソルインバージョンでの例2021

    • 著者名/発表者名
      久保久彦, 吉田圭佑, 木村武志
    • 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 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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