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疎性モデリングとの融合によるデータ同化研究の新展開

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 26120510
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
研究機関東京大学

研究代表者

長尾 大道  東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードデータ同化 / 疎性モデリング / 地震 / lasso / データ駆動型モデリング / ベイズ統計学 / 逐次ベイズフィルタ / 地震動イメージング / 次元圧縮
研究実績の概要

前年度開発した疎性モデリングを融合したデータ同化の手法について、実問題に適用し、その性能について検証した。東京大学地震研究所では、都市部における地震に伴う建造物の振動評価に資する数値シミュレーションを実施しているが、各建造物直下から入力する地震動波形を、約300点の地震計からなる首都圏直下地震観測網MeSO-netの観測データから精度良く与える必要がある。これまで我々は、震源入力に対する地震動応答に関するグリーン関数をテイラー展開し、その微分係数を評価する手法を提案してきた。この手法を東日本大震災発生時のMeSO-netデータに適用したところ、約7秒よりも長周期の地震動については、極めて高精度な時空間分布が得られることが示された。しかしながら、地震計の空間分布は非一様性が大きく、疎な領域においては地震動の推定誤差が大きくなる。しかも、実際の建造物の振動評価のためには、地震動を0.1秒程度の短周期帯にまで求めることが要求されるが、従来の手法の単純な延長でこれを達成するのはかなり難しい。この地震動の時空間分布の推定問題に、前年度開発したデータ同化のアルゴリズムを応用し、その性能を検証した。数値シミュレーションモデルとしては、所与の震源と地下の水平成層構造から任意の地点における地震動を算出するコードを用いた。最終的に、各建造物の場所における地震動の高密度な時空間分布の推定を得られることが期待されることを示した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 大地震によって励起される気圧変動から震源パラメータを推定する一方法2015

    • 著者名/発表者名
      長尾大道
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 37 ページ: 376-383

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimating cellular parameters through optimization procedures: elementary principles and applications2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, A., A. Celani, H. Nagao, T. Stasevich and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: -- ページ: 1-9

    • DOI

      10.3389/fphys.2015.00060

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] What is required for data assimilation that is applicable to big data in the solid Earth science?2014

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H.
    • 雑誌名

      The Proceedings of 17th International Conference on Information Fusion

      巻: -- ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Seismic wave field imaging in the Tokyo metropolitan area based on LASSO2015

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H., S. Mizusako, K. Hirose, M. Kano, M. Hori, S. Sakai, S. Nakagawa, R. Honda, H. Kimura, and N. Hirata
    • 学会等名
      International Meeting on "High-Dimensional Data Driven Science"
    • 発表場所
      メルパルク京都(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データ同化の基礎理論とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      長尾大道
    • 学会等名
      土木学会応用力学委員会 応用力学講演会2015
    • 発表場所
      土木会館(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データ同化 ~シミュレーション/データ両駆動型モデリングへ~2015

    • 著者名/発表者名
      長尾大道
    • 学会等名
      スパースモデリングが生み出す自然科学ビッグデータ革命
    • 発表場所
      徳島大学工業会館(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 首都圏地震動イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      長尾大道, 加納将行, 堀宗朗, 酒井慎一, 中川茂樹, 平田直, 水迫覚信, 廣瀬慧, 本多亮, 木村尚紀
    • 学会等名
      2015年度 統計関連学会連合大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県・岡山市)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Data-driven imaging of seismic wave field in the Tokyo metropolitan area based on lasso2015

    • 著者名/発表者名
      Mizusako, S., H. Nagao, K. Hirose, M. Kano, M. Hori, S. Sakai, S. Nakagawa, R. Honda, H. Kimura, and N. Hirata
    • 学会等名
      12th Annual Meeting of Asia Oceania Geoscience Society
    • 発表場所
      シンガポール(シンガポール共和国)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven approaches beneficial to data assimilation in earthquake researches2015

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H., M. Kano, S. Mizusako, and A. Suzuki
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
    • 発表場所
      プラハ(チェコ共和国)
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Azimuth verification of the MeSO-net accelerographs ---towards the imaging of ground motions in the Tokyo metropolitan area---2015

    • 著者名/発表者名
      Kano, M., H. Nagao, K. Shiomi, S. Sakai, S. Nakagawa, S. Mizusako, M. Hori, and N. Hirata
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
    • 発表場所
      プラハ(チェコ共和国)
    • 年月日
      2015-06-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lasso-based imaging of ground motions in the Tokyo metropolitan area excited by large earthquakes2015

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H.
    • 学会等名
      The 24th South Taiwan Statistics Conference and 2015 Chinese Institute of Probability and Statistics Annual Meeting
    • 発表場所
      彰化(台湾)
    • 年月日
      2015-06-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lassoに基づく首都圏地震動分布のデータ駆動型イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      水迫覚信, 長尾大道, 廣瀬慧, 加納将行, 堀宗朗, 酒井慎一, 中川茂樹, 本多亮, 木村尚紀, 平田直
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・幕張市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Simulation-/data-driven data assimilation project toward "Terra Forecasting"2015

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H., M. Kano, S. Mizusako, and A. Suzuki
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      理化学研究所(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-02-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imaging ground motions in the Tokyo metropolitan area from MeSO-net seismograms based on LASSO2015

    • 著者名/発表者名
      Mizusako, S., H. Nagao, K. Hirose, M. Kano, and M. Hori
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      理化学研究所(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-02-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Region dividing method to clarify frictional properties in plate subduction zone with adjoint data assimilation2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A., M. Kano, H. Nagao, and F. Komaki
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      理化学研究所(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-02-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imaging ground motions in the Tokyo metropolitan area based on MeSO-net using lasso2014

    • 著者名/発表者名
      Mizusako, S., H. Nagao, M. Kano, K. Hirose, and M. Hori
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center(米国・サンフランシスコ)
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] データ同化による余効すべり発生域の摩擦パラメータ推定 ~パラメータ分布の空間解像度の検証~2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木皓博, 長尾大道, 加納将行, 宮崎真一, 駒木文保
    • 学会等名
      日本測地学会 第122回講演会
    • 発表場所
      つくばサイエンス・インフォメーションセンター(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによる首都圏における地震動分布推定手法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      水迫覚信, 長尾大道, 廣瀬慧, 加納将行, 堀宗朗
    • 学会等名
      第34回地震工学研究発表会
    • 発表場所
      まちなかキャンパス長岡(新潟県長岡市)
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高空間分解能地震動分布を推定するためのアルゴリズム開発2014

    • 著者名/発表者名
      長尾大道, 水迫覚信, 加納将行, 堀宗朗, 廣瀬慧
    • 学会等名
      第63回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高空間分解能を持つ地震動分布を推定するためのアルゴリズム開発2014

    • 著者名/発表者名
      長尾大道, 水迫覚信, 加納将行, 堀宗朗, 廣瀬慧
    • 学会等名
      2014年度統計関連学会連合大会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] What is required for data assimilation that is applicable to big data in the solid Earth science?2014

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H.
    • 学会等名
      17th International Conference on Information Fusion
    • 発表場所
      Palacio de Congresos(スペイン・サラマンカ)
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 構造物即時被害予測のためのスパースモデリングに基づく地震動分布推定アルゴリズムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      水迫覚信, 長尾大道, 廣瀬慧, 加納将行, 堀宗朗
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-05-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東京大学地震研究所 長尾大道研究室

    • URL

      http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/nagaoh/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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