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2019 年度 実施状況報告書

超高密度観測網に基づく地震動即時予測に向けて:機械学習による地震波の自動識別

研究課題

研究課題/領域番号 17K13001
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

小寺 祐貴  気象庁気象研究所, 地震津波研究部, 研究官 (80780741)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード地震防災 / 地震動即時予測 / 緊急地震速報 / 機械学習 / 自動処理
研究実績の概要

地震動即時予測の迅速性・信頼性を向上させるためには,ノイズが混入する恐れのある地震計などのデータも積極的に取り入れることで,活用可能な観測点数を増やしていくことが重要である.そのためには,そのような地震計の観測データから,地震波の情報を効果的かつ自動的に抽出する手法の開発が必要である.上記手法の開発を目的として,本年度は,教師なし学習による連続波形記録の自動分類法の更なる高度化や,様々な観測点に対する適用可能性を検証した.
昨年度までに開発した手法であると,連続波形記録上に多く含まれるシグナル(バックグラウンドノイズなど)のみを細かく分類してしまう傾向があった.この不均衡データの問題を解決するため,サンプリングによる高速な異常検知手法を導入し,定常シグナル・非定常シグナルをあらかじめ自動的に認識させた上で分類する方法に改良した.改良した新手法では,不均衡データの影響が出やすい長期間の連続波形記録に対しても,非定常シグナルを安定して検出できることを示した.
また,紀伊半島沖に設置した臨時の海底地震観測点の連続波形記録を使用し,通常の地震によるシグナルのみならず,低周波微動によるシグナルも自動的に分類できるかどうかを検証した.通常の地震と重なっている微動やS/N比が小さい微動については他のシグナルとの分離ができなかったものの,振幅が大きな低周波微動についてはユニークなシグナルとして抽出できることを示した.
来年度は,1年の研究期間の延長を行い,令和元年度までに得られた教師なし学習による自動分類手法に関する研究成果を,学会参加等を通じて発表する.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画通り,機械学習により地震とノイズを識別する手法の開発に引き続き取り組め,更なる有効性を示すことができた.また,様々な観測環境にある観測点に対して応用可能性があることも示すことができた.

今後の研究の推進方策

1年の研究期間の延長を行い,令和元年度までに得られた教師なし学習による自動分類手法に関する研究成果を,学会参加等を通じて発表する.

次年度使用額が生じた理由

令和元年度までに得られた研究成果を学会参加等を通じて発表するため.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] First-Year Performance of a Nationwide Earthquake Early Warning System Using a Wavefield-Based Ground-Motion Prediction Algorithm in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Kodera Yuki, Hayashimoto Naoki, Moriwaki Ken, Noguchi Keishi, Saito Jun, Akutagawa Jun, Adachi Shimpei, Morimoto Masahiko, Okamoto Kuninori, Honda Seiichiro, Hoshiba Mitsuyuki
    • 雑誌名

      Seismological Research Letters

      巻: 91 ページ: 826-834

    • DOI

      10.1785/0220190263

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Earthquake Early Warning Method Based on Huygens Principle: Robust Ground Motion Prediction Using Various Localized Distance‐Attenuation Models2019

    • 著者名/発表者名
      Kodera Yuki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 124 ページ: 12981-12996

    • DOI

      10.1029/2019JB017862

    • 査読あり
  • [学会発表] The First-Year Operation of the Plum Algorithm in the Earthquake Early Warning System of the Japan Meteorological Agency2019

    • 著者名/発表者名
      Kodera, Y., N. Hayashimoto, and K. Moriwaki
    • 学会等名
      2019 Seismological Society of America Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] An unsupervised automatic classification algorithm for continuous seismic records using a nonparametric Bayesian approach2019

    • 著者名/発表者名
      Kodera, Y., S. Sakai, and T. Nishimiya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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