| 研究課題/領域番号 |
18K03776
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
福田 淳一 東京大学, 地震研究所, 助教 (70569714)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | データ同化 / 物理モデル / 測地データ / 断層摩擦特性 / 余効変動 / 余効すべり / 粘弾性緩和 / GNSS |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的の一つとして、余効変動の測地学的観測データを用いたプレート境界断層の摩擦特性の推定がある。測地学的に観測される余効変動は主にプレート境界断層における余効すべりとマントルの粘弾性応力緩和の寄与の和であると考えられるため、余効すべりに基づき断層摩擦特性を推定する際には、マントルの粘弾性緩和を考慮しないと摩擦特性の推定に偏りが生じる。そこで、余効すべりと粘弾性緩和を組み合わせた余効変動の物理モデルを用いて、断層摩擦特性を逆問題として推定するための手法開発を行った。このモデルでは、地震時の応力変化により余効すべりと粘弾性緩和が駆動され、余効すべりは速度強化の摩擦構成則、粘弾性緩和はBurgers rheologyに従うと仮定している。また、余効すべりと粘弾性緩和の相互作用をモデルに取り入れている。本研究では、地震時のすべり分布、これに対する平滑化パラメータ、断層の摩擦パラメータ、海洋・大陸マントルのMaxwell及びKelvin粘性率を未知パラメータとし、これらを同時推定した。余効すべりと粘弾性緩和の間にはトレードオフがあるため、パラメータ推定では、パラメータの最適値のみならず、不確実性も推定することが重要である。そこで、本研究ではベイズ的な手法を用い、パラメータの事後確率分布を推定した。しかし、本研究で用いるモデルは計算コストが高いため、標準的なベイズ推定手法であるマルコフ連鎖モンテカルロ法を適用することは困難である。そこで、現実的な計算時間でパラメータの事後確率分布を推定する手法を開発した。この手法を2011年東北沖地震の地震時及び地震後7年間の地殻変動データに適用しパラメータの事後確率分布を推定した。推定されたパラメータによるモデル計算値は地震時及び地震後の観測を良く再現することができた。
|
| 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
本研究の目的は、(1) 摩擦構成則に基づく断層すべりの物理モデルの構築、(2) 物理モデルのパラメータ、モデル変数の初期条件、及びそれらの不確定性を推定する手法の開発、(3) (1)のモデル、(2)の推定手法及びスロースリップイベントや余効すべりに対する測地学的観測データを用いたプレート境界の摩擦特性の推定の3つに分けられる。2019年度は、(2)については、余効変動の物理モデルのパラメータ、初期条件、及びそれらの不確定性をベイズ的に推定する手法の開発を終えることができた。また、(3)については、(2)で開発したベイズ推定手法の2011年東北沖地震の地震時及び余効変動の観測データへの適用をほぼ終えることができた。進捗はほぼ当初の予定通りであるため、本研究課題は研究目的に沿っておおむね順調に進展していると考えられる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
スロースリップイベントのモデルと測地データを組み合わせた断層摩擦特性の推定に向けて、摩擦構成則に基づく物理モデルの構築とそのモデルのパラメータ・初期条件の推定手法の開発を行う。パラメータ・初期条件の推定では、2019年度の研究と同様にベイズ推定の枠組みを用い、事後確率分布の推定を行う。この問題には2019年度に開発した推定手法を適用することが可能であるが、この手法は多くのフォワード計算が必要で計算コストが比較的高いため、この手法を基に、より少ないフォワード計算回数により事後確率分布を推定する手法の構築を試みる。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
海外の研究者との共同研究のため、海外出張（アメリカ）を予定していたが、先方の都合により、2020年度に延期した。これまでの成果をまとめた論文の英文校正費用、この論文の印刷費、2020年度の研究に使用するスーパーコンピュータの使用料、国内及び国際学会における成果発表のための出張旅費、延期した海外出張の旅費として使用する予定である。
|
