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スパースモデリングによる地震発生予測のための地殻活動データからの情報抽出

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 16H01564
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

中田 令子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, 特任技術研究員 (00552499)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードスパースモデリング / 余効すべり / スロースリップイベント / 測地 / 地震 / 地殻変動 / L1正則化
研究実績の概要

2011年東北地方太平洋沖地震(M9.0)の余効すべり分布、特にすべり域と固着域との境界の位置をより詳細に、例えば20km程度の空間分解能で把握するため、スパースモデリングの一種である既存の数理モデルgeneralized fused lasso(一般化結合正則化)を、地殻変動観測データに適用した。同手法を用いて豊後水道での長期的スロースリップイベントのすべり域を解析したところ、すべり域の境界ではすべり量が急変することが明らかになった。このときは、Leave-one-out cross validationによる予測誤差が最小となるハイパーパラメタを用いて得られた解を最適解としていた。しかし、豊後水道長期的スロースリップイベントの解析対象領域に比べて、東北地震の余効すべりでは千葉県沖から青森県沖にかけての広範囲を解析する必要がある。そのため、要素数は約2倍、観測データ数は約4倍になり、問題規模が大きすぎて、計算にかなりの時間を要した。そこで、近似的にハイパーパラメタ探索を行う方法を用いた数値実験を行った。具体的には、近似手法の一種であるLassoのLeave-one-out cross validation誤差の半解析解を用いた数値実験を行い、このアルゴリズムの妥当性を確認した。その結果をもとに解像度を調べたところ、陸寄りの地域では元のすべり分布を再現できるが、沖合(浅部)でのすべりには解像度がなくなることがわかった。さらに、実データには、水平または上下動成分しかデータが存在しない海域観測点も含まれるので、海域観測点の欠測成分をどのように扱うか検討が必要であることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Discontinuous boundaries of slow slip events beneath the Bungo Channel, southwest Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Nakata, Hideitsu Hino, Tatsu Kuwatani, Shoichi Yoshioka, Masato Okada, Takane Hori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 6129-6129

    • DOI

      10.1038/s41598-017-06185-0

    • NAID

      120007128835

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 疎性モデリングで得られた豊後水道長期的スロースリップイベントのすべり分布2017

    • 著者名/発表者名
      中田 令子、日野 英逸、桑谷 立、吉岡 祥一、岡田 真人、堀 高峰
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 疎性モデリングを用いたスロー地震のインバージョン-Fused Lassoの適用2016

    • 著者名/発表者名
      中田 令子・日野 英逸・桑谷 立・岡田 真人・堀 高峰
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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