| 研究概要 |
構造が急変する場所やその物性値を正確に推定するには,波形を用いる波形トモグラフィーが有効と考えられている.しかし,波形トモグラフィーを実施するためには,3次元地震波動場の数値シミュレーションを非常に多数行わなければならず,従来の計算法を用いる限り,たとえスパコンを用いたとしても実記録の周波数帯まで扱うのはとても無理である.そのため,波形トモグラフィーはその有効性が確かであるのも関わらず,実記録に適用されて成功した例はまだない.本研究の目的は,このような波形計算の困難を克服する超高速地震波動計算法を開発することである.平成17年度は以下の3項目を実施した.
(1)昨年度考案したグローバルモデリングのための超高速計算手法Quasi-spherical Approachをダブルカップルを含む任意のモーメント・テンソル震源を扱えるように拡張し,差分スキーム及び計算コードを開発した.差分計算精度のチェックのために,均質媒質について解析解と比較し,さらに球対称地球モデルについてDSM解と比較し,十分な精度が得られていることを確認した.また,昨年度は計算領域を半球で切っていたが,全球に拡張した(ただし,地球中心部は除く).それに伴う計算法上の問題点(震央距離90度点や180度点関連の特異性)を克服すべくスキームの改良を行った.成果の一部は日本地震学会の秋季大会で発表した.
(2)Quasi-spherical Approachの開発で得られた手法を軸対称(全球)モデリングに適用した.これまで差分法等による軸対称モデリングでは軸対称震源しか扱えないという問題があったが,本研究ではこれを克服した.軸対称モデリングはQuasi-spherical Approachよりもさらに計算効率が良い(原理的にはメモリー・計算時間ともに約半分)ので,媒質を軸対称で近似できる問題には軸対称モデリングは有効である.
(3)実際の地震波形記録をモデリングする際,非弾性減衰(Qの効果)を評価しなくてはならない.本研究では,Qの効果を効率的に評価するために,鉛直方向にのみ速度及びQが変化する媒質における平面波入射問題を超効率的に解く手法を開発した.減衰を導入する方法としてメモリー変数法を適用し,計算スキームには,時間領域差分法を用いている.Qの周波数依存性も考慮できる.成果の一部は地球惑星関連学会合同大会で発表した.
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