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媒質の三次元不均質性を考慮した数値的にロバストな長期的SSEデータ同化

公募研究

研究領域スロー地震学
研究課題/領域番号 19H04631
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 理工系
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

縣 亮一郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), 研究員 (80793679)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードスロースリップイベント / モデル予測誤差 / ベイス推定 / アンサンブル / 地下構造 / すべり分布推定 / 測地データ解析 / ベイズ推定 / データ同化 / 有限要素法
研究開始時の研究の概要

測地観測データと数値シミュレーションを組み合わせたデータ同化により、断層の摩擦モデルのパラメータを同定し、スロースリップイベント(SSE)の発展予測が可能な数値モデルを創出できると期待される。①摩擦モデルにデータ同化の計算上のロバスト性を損なうような特徴が含まれる、②均質媒質しか扱えないため測地データとの整合性が十分ではない、という既往研究の欠点を、そのような特徴を含まない摩擦モデルの定式化、大規模数値計算に基づいた三次元不均質媒質の導入により克服し、ロバストかつ観測データと整合するSSEのデータ同化システムを構築し、豊後水道における長期的SSEの測地観測データを用いたデータ同化に適用する。

研究実績の概要

スロースリップイベント(SSE) の発生様式の説明と発展予測を行うために、測地観測データと数値シミュレーションを組み合わせたデータ同化を用いることが考えられる。すべり発展のデータ同化はすべり逆解析と密接に関わる。前年度には仮定したフォワードモデルによる予測に伴う誤差(モデル予測誤差)による影響をSSEのすべり分布推定に取り込む手法を構築したが、令和二年度はこれさらに発展させ、SSEすべり分布推定の際に前もって仮定する必要のある地下構造の不確かさに伴うモデル予測誤差の影響を柔軟かつ精度よく考慮できるすべり分布推定手法を開発した。本手法は、「不確かな地下構造」を丸ごと多数の地下構造モデルからなるアンサンブルにより表現することで、「一つの地下構造モデル」を仮定することによるモデル予測誤差の影響を軽減した手法である。数値実験により有効性を確かめ、その内容はGeophysical Journal International誌で発表済みである。さらに提案手法を用い、豊後水道の2010年L-SSEのすべり分布推定を行い、その適用性を確かめた。すべり分布推定においては通常、各誤差要因に基づく推定の不安定性を軽減するために経験的な拘束をすべり分布パラメータに与えることが多い。しかし、本手法においては、2000通りのプレート形状モデルと半無限均質媒質の弾性パラメータからなる地下構造モデルのアンサンブルを考慮することで「一つの地下構造モデル」の仮定に伴う誤差要因を低減し、そのような拘束を導入せずにすべり分布推定を行うことを可能とした。結果的に、南北方向に狭い領域にすべり量の大きな領域が集中する分布を得た。これが周辺領域の他のスロー地震活動と整合的であることから、本手法のSSEのすべり分布推定に対する有用性を確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

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 (5件)

  • [雑誌論文] A Bayesian inference framework for fault slip distributions based on ensemble modeling of the uncertainty of underground structure - With a focus on uncertain fault dip2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoichiro Agata, Amato Kasahara, Yuji Yagi
    • 雑誌名

      GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL

      巻: Volume 225, Issue 2 号: 2 ページ: 1392-1411

    • DOI

      10.1093/gji/ggab033

    • 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] Introduction of covariance components in slip inversion of geodetic data following a non-uniform spatial distribution and application to slip deficit rate estimation in the Nankai Trough subduction zone2020

    • 著者名/発表者名
      Agata, R.
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 221 号: 3 ページ: 1832-1844

    • DOI

      10.1093/gji/ggaa116

    • 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] 地下構造の不確かさをアンサンブルモデリングにより考慮した断層すべり分布ベイズ推定2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoichiro Agata, Amato Kasahara, Yuji Yagi
    • 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] Bayesian estimation of fault slip distributions based on ensemble modeling of the underground structure uncertainty2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoichiro Agata, Amato Kasahara, Yuji Yagi
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Revisiting the slip distribution of the long term slow slip events in the Bungo Channel: Up and downdip limit of the distribution2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoichiro Agata, Ryoko Nakata, Yuji Yagi, Takeshi Iinuma
    • 学会等名
      Slow Earthquakes WS 2020 Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 陸・海域の測地データを用いたすべり逆解析へのデータ共分散の導入と南海トラフ域のすべり欠損分布推定への適用2019

    • 著者名/発表者名
      縣 亮一郎、飯沼 卓史
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Introduction of covariance components in slip geodetic inversion of land and seafloor data and application to interseismic displacement rates in Nankai Trough subduction zone2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoichiro Agata
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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