統計的地震活動予測の組織的研究

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 14380128
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 統計科学
• 研究機関: 統計数理研究所
• 研究代表者: 尾形 良彦 統計数理研究所, 調査実験解析研究系, 教授 (70000213)
• 研究分担者: 種村 正美 統計数理研究所, 調査実験解析研究系, 教授 (80000214) ; 樋口 知之 統計数理研究所, 予測制御研究系, 教授 (70202273) ; 佐藤 整尚 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助教授 (60280525)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• キーワード: ETASモデル / 変化点問題 / 相対的活発化・静穏化現象 / クーロン破壊ストレス変化 / 前駆的非地震性すべり / 地震検出率 / 余震の確率予測

研究概要

(1) 日本における余震活動の中期的消息と近傍における大地震発生の有無に関する時空間的研究
1926年以来の大地震76件の余震について、異なる下限マグニチュードの259例のデータをETASモデルによって調べたところ、余震活動が正常に推移したものと、モデルに関して(相対的)静糖化したものでは、5〜0年以内で近地(数百キロ以内)に別の大地震が起きる確率が大きく違うことがわかった。
(2)時空間ETASモデルによる確率的除群法の提案
時空間ETASモデルの背景地震の活助炭を力-ネル関数で表現して適合すると、各地震が余震である確率が計算できる。乱数を用いて除群することで、遠隔地の大地震の引き金(triggering)現象が明確に見られた。
(3)階層的時空間ETASモデルの提案と3次元可視化による地震活動の比較
(A)時空間ETASモデルを地域性でパラメタが変わるように階層的なモデルに拡張した。全日本とそ。の周辺の地震発生位置を頂点とする2次元デロネ分割して、各三角形の頂点でのパラメタ値で決まる面の傾きが小さくなるような平滑化事前分布を導入しABIC法によってその推定方式を実用化した。
(B)実際の地震発生率とモデルの地震活動炭の比(相対的地震発生率関数)を推定するため、大規模ベイズモデルによる平滑化問題を考えた。相対的地震発生率関数を定義するために、3次元時空間の震源を頂点とするデロネ多面体で分割し、関数の傾きが小さくなるような平滑化事前分布を導入しABIC法によって事後分布の最適推定パラメタを求めた。
(C)この様にして推定された相対的地震発生率関数の3次元画像解析AVSによって可視化したところ、地震のマグニチュードの割に余震活動の高いものが画像として戻り出され、また大地震の前にその地域周辺に静穏化(相対的空白域)が見られる場合が多く見られた。
(4)記述的点過程クラスタモデルによる発見的解析
地震活動は余震活動の重ね合わせであるとの仮定で作成した点過程ETASモデルは余震の減衰p値や地震のマグニチュードの余震数に対する按分係数などが同じと仮定したものである。これに対して各地震についての余震活動の特徴を同じものとしないマグニチュードを使わないモデルを考え、クラスタサイズが最尤法で推定可能であることが確認できた。これに基づいて、何例かの発見的解析をし興味有る結果を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Detection of anomalous seismicity as a stress change sensor (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110・B5 B05S06 ページ: doi:10.1029, 2004JB003245
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Detecting fluid signals in seismicity data through statistical earthquake modeling (2005)
  • 著者名/発表者名: Hainzl, S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110・B5 B05S07 ページ: doi:10.1029, 2004JB003247
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Detection of anomalous seismicity as a stress change sensor (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110-B5, B05S06 ページ: doi:10.1029/2004JB003245
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Detecting fluid signals in seismicity data through statistical earthquake modeling (2005)
  • 著者名/発表者名: Hainzl, S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110-B5, B05S07 ページ: doi:10.1029/2004JB003247
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 2003年宮城県北部の前震活動と余震活動および周辺部の地震活動の統計解析 (2004)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 71 ページ: 260-267
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 宮城県沖プレート境界型大地震までの東北地方における地震活動 (2004)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 71 ページ: 268-278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Space-time model for reginal seismicity and detection of crustal stress changes (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109・B3 B03308 ページ: doi:10.1029, 2003JB002621
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Seismicity quiescence and activation in western Japan associated with the 1944 and 1946 great carthquakes neasr the Nankai trough (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109・B4 B04305 ページ: doi:10.1029, 2003JB002634
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analyzing earthquake clustering features by using stochastic reconstruction (2004)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109・B5 B05301 ページ: doi:10.1029, 2003JB002879
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Correction to "Space-time model for regional seismicity and deterction of crustal stress changes" (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109・B6 B06308 ページ: doi:10.1029, 2004JB003123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 2003年十勝沖地震(M8.0)前後の北日本における地震活動の特徴について (2004)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 72 ページ: 110-117
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 静的トリガリングと統計 (2004)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 72 ページ: 631-637
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Diagnostic analysis of space-time branching processes for earthquakes (2004)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Spatial Point Process Modelling and Its Applications 20 ページ: 275-292
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Quiescence of the 2003 foreshock/aftershock activities in and off the coast of Miyagi Prefecture, northern Japan, and their correlation to the triggered stress-changes (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 71 ページ: 260-267
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Statistical analysis of seismic activities in and around Tohoku District, northern Japan, prior to the large interplate earthquakes off the coast of Miyagi Prefecture (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 71 ページ: 268-278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Space-time model for regional seismicity and detection of crustal stress changes (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109-B3, B03308 ページ: doi:10.1029/2003JB002621
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismicity quiescence and activation in western Japan associated with the 1944 and 1946 great earthquakes near the Nankai trough (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109-B4, B04305 ページ: doi:10.1029/2003JB002634
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analyzing earthquake clustering features by using stochastic reconstruction (2004)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109-B5, B05301 ページ: doi:10.1029/2003JB002879
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Correction to "Space-time model for regional seismicity and detection of crustal stress changes" (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109-B6, B06308 ページ: doi:10.1029/2004JB003123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismicity changes and stress changes in and around the northern Japan relating to the 2003 Tokachi earthquake of M8.0 (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 72 ページ: 110-117
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Static triggering and statistical modeling (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 72 ページ: 631-637
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] When and where the aftershock activity was depressed : Contrasting decay patterns of the proximate large earthquakes in southern California (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108・B6 2318 ページ: doi:10.1029, 2002JB002009
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Modelling heterogeneous space-time occurrences of earthquakes and its residual analysis (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Applied Statistics (Journal of the Royal Statistical Society, ser. C) 52・4 ページ: 499-509
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Statistical Principles for Seismologists (2003)
  • 著者名/発表者名: Vere-Jones, D.
  • 雑誌名: International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology 81 B, Chapter 82 ページ: 1573-1586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Examples models and methods applied to seismology and related earth physics (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogfata, Y.
  • 雑誌名: International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology 81 B, Chapter 82(CD-ROM)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Togging of seismicity by the 1997 Kagoshima earthquake couplet : A demonstration of time-dependent stress transfer (2003)
  • 著者名/発表者名: Toda, S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108・B12 2567 ページ: doi:10.1029, 2003JB002527
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 統計的時空間モデルで検出された中部・近畿地方の地震活動の変化(1995-2001) (2003)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 70 ページ: 361-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 1994年東南海地震および1946年南海地震前後の西南日本における地震活動変化について (2003)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 地震予知連絡会会報 70 ページ: 378-383
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 広域地震活動の時空間統計モデルとその活動変化解析 (2003)
  • 著者名/発表者名: 尾形 良彦
  • 雑誌名: 月刊 地球 25・10 ページ: 783-787
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] When and where the aftershock activity was depressed : Contrasting decay patterns of the proximate large earthquakes in southern California (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108-B6 ページ: 2318 doi:10.1029/2002JB002009
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Modelling heterogeneous space-time occurrences of earthquakes and its residual analysis (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Applied Statistics (Journal of the Royal Statistical Society, ser. C) 52-4 ページ: 499-509
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Statistical principles for seismologists (2003)
  • 著者名/発表者名: Vere-Jones, D.
  • 雑誌名: International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology 81 B, Chapter 82 ページ: 1573-1586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Examples of statistical models and methods applied to seismology and related earth physics (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology 81 B, Chapter 82(CD-ROM)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Toggling of seismicity by the 1997 Kagoshima earthquake couplet : A demonstration of time-dependent stress transfer (2003)
  • 著者名/発表者名: Toda, S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108-B12 ページ: 2567,doi:10.1029/2003JB002527
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismicity changes in western Japan(1995-2001) detected by a statistical space-time model (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 70 ページ: 361-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismicity quiescence and activation in western Japan associated with 1944 and 1946 great earthquakes near the Nankai Trough (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Report of the Coordinating Committee for Earthquake Prediction 70 ページ: 378-383
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A space-time model for regional seismicity and detection of seismicity changes (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geography 25-10 ページ: 783-787
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Generalized pseudo-likelihood estimates for Markov random fields on lattice (2002)
  • 著者名/発表者名: Huang, F.
  • 雑誌名: Annals of the Institute of Statistical Mathematics 54・2 ページ: 1-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stochastic declustering of space-time earthquake occurrences (2002)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Journal of the American Statistical Association 97・458 ページ: 369-380
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Slip-size-dependent renewal processes and Bayesian inferences for uncertainties (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 107・B11 2268 ページ: doi:10.1029, 2001JB000668
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pi2 onset time determination with information criterion (2002)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 107・A7 ページ: doi:10.1029, 2001JA003505
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Generalized pseudo-likelihood estimates for Markov random fields on lattice (2002)
  • 著者名/発表者名: Huang, F.
  • 雑誌名: Annals of the Institute of Statistical Mathematics 54-1 ページ: 1-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stochastic declustering of space-time earthquake occurrences (2002)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Journal of the American Statistical Association 97-458 ページ: 369-380
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Slip-size-dependent renewal processes and Bayesian inferences for uncertainties (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 107-B11 ページ: 2268, doi:10.1029/2001JB000668
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pi2 onset time determination with information criterion (2002)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 107-A7 ページ: doi: 10.1029/2001JA003505
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より