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2022 年度 実績報告書

複合災害を引き起こす自然外力の同時生起確率の評価システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01543
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

北野 利一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00284307)

研究分担者 渡部 哲史  京都大学, 防災研究所, 特定准教授 (20633845)
上野 玄太  統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (40370093)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード多変量極値統計理論 / 従属性の階層構造 / Husler-Reissモデル / 包除原理 / 成分最大値コピュラ / 降雨継続時間と降雨量のスケール則 / ポイントプロセスモデル / 再現期間に対する経験度
研究実績の概要

3地点以上の多地点の極大外力との同時遭遇確率の算定のために,2地点の従属モデル(negative logistic model)を入れ子にした拡張モデルを考案した. 既往研究に,logistic modelによるnestモデル(Coles & Tawn, 1992)が知られるが,少なくとも1地点での閾値を超過する頻度を求めるモデルであり,設定する全ての地点の閾値を超える頻度を直接扱うには,本研究でのnegative logistic modelが有用である,また,従属と独立の中間点として,横断分布が一様となる状況を含むため,解釈もしやすい利点がある.3港での高波記録に適用し,より複雑な Husler-Reissモデルとの違いについて,具体例を示した.また,気候モデルによる多数アンサンブルデータを用いた2流域の計画規模を超える同時洪水確率について,現在と将来気候に対する変化を調べた.
降水量と降雨継続時間の関係として知られるSherman公式は,スケール則である.これを極値統計解析における尤度に組込むことにより,推定誤差の低減効果と,モデル選択によるスケール則の適用の妥当性が確認できることを示した.
また,ピーク流量を直接頻度解析して外挿により推定した確率流量は,地点上流流域平均雨量を頻度解析して外挿により推定した流域平均雨量を用いて,流出計算により求めた確率流量に,本来的に一致すべきである.しかしながら,多くの場合,かなり大きく乖離する.その原因として,総雨量と損失雨量の関係はTanh型の関数となり,これにより,雨量と流量は非線形に歪むことが原因であり,これによって,ピーク流量の年最大値分布が,Gumbel分布となる場合に,より裾部が重いFreche分布となることを示した.その他,粒子フィルタを用いて母数の緩やかな時間変化を表現した非定常性モデルの適用も試みた.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] いまだからこそ読んでおきたい極値統計の古典(2)2変量極値分布タイプ A, B, C2023

    • 著者名/発表者名
      北野利一
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート462,極値理論の工学への応用 (20)

      巻: 20 ページ: 3-12

  • [雑誌論文] 従属性に階層構造を仮定した高波の波高の極値空間相関解析2022

    • 著者名/発表者名
      北野 利一
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 78 ページ: I_91-I_96

    • DOI

      10.2208/kaigan.78.2_I_91

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率降雨量のスケール則を仮定した極値統計解析における推定誤差低減の試み2022

    • 著者名/発表者名
      北野 利一, 大野 智也, Sylvester Karabau ROKUMAN
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 78 ページ: I_469~I_474

    • DOI

      10.2208/jscejhe.78.2_I_469

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 流量および雨量の極値資料の形状母数から見える治水計画上の留意点2022

    • 著者名/発表者名
      田中茂信・小林健一郎・北野利一
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 78 ページ: I_475~I_480

    • DOI

      10.2208/jscejhe.78.2_I_475

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2変量極値分布とd4PDFによる極端洪水の同時発生確率の将来変化2022

    • 著者名/発表者名
      田中智大・平松優佑・北野利一・立川康人
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 78 ページ: I_445~I_450

    • DOI

      10.2208/jscejhe.78.2_I_445

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率論的津波ハザードおよび経済性照査を用いた海岸堤防高さのアセスメント2022

    • 著者名/発表者名
      田中晴規・安田誠宏・山中亮一・福谷 陽・谷口 純一・牛木賢司・北野利一
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学),

      巻: 78 ページ: I_283~I_288

    • DOI

      10.2208/kaigan.78.2_I_283

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多変量極値分布の大規模アンサンブルデータへの適用 ~ 2流域の極端洪水の同時生起確率推定2022

    • 著者名/発表者名
      田中智大・北野利一
    • 雑誌名

      応用統計学

      巻: 50 ページ: 75~101

    • DOI

      10.5023/jappstat.50.75

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three types of indexes to describe dependency of bivariate and multivariate extremes of natural hazards2022

    • 著者名/発表者名
      Kitano, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 9th International Conference on Water Resources and Environment Research

      巻: 1 ページ: 201-204

  • [雑誌論文] Robust estimation of flood coincidence probability using bivariate extreme value theory and D4Pdf2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, T. and T. Kitano
    • 雑誌名

      Proceedings of the 9th International Conference on Water Resources and Environment Research

      巻: 1 ページ: 242-245

  • [学会発表] 3変量の極値に対するNest Negative Logisticモデル2022

    • 著者名/発表者名
      北野利一
    • 学会等名
      統計数理研究所 共同研究集会「接合関数(コピュラ)理論の新展開」
  • [学会発表] いまだからこそ読んでおきたい極値統計の古典(2)2変量極値分布タイプ A, B, C2022

    • 著者名/発表者名
      北野利一
    • 学会等名
      統計数理研究所 共同研究集会「極値理論の工学への応用」
  • [学会発表] 従属性に階層構造を仮定した高波の波高の極値空間相関解析2022

    • 著者名/発表者名
      北野利一
    • 学会等名
      海岸工学講演会

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公開日: 2023-12-25  

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