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2018 年度 実施状況報告書

数理的・計算科学的に適切な長時間プレート沈み込みシミュレーション手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18797
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

堀 高峰  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, グループリーダー (00359176)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード長時間プレート沈み込み
研究実績の概要

本研究の目的は、数百万年を超える地質学的時間スケールでのプレート沈み込み現象を数理科学・計算科学の知見を活かして適切に計算できる手法を構築するとともに、その結果を地球物理学的時間スケール(数百年以内の巨大地震の繰り返し発生等)の計算での初期条件・境界条件に取り入れることを可能にすることである。地質学的時間スケールでの沈み込み帯での変形過程は、最終的には水・熱・変形モデルのように複数の力学変数の支配方程式を考慮する必要がある。しかし、初年度から2年目にかけては、【課題1】で変形のみを扱い、長距離断層変位に対する問題の定式化と高精度計算法の適用に取り組む。【課題2】でこれと並行して、大変形・大歪問題を計算できるように自動メッシュ切り直しによる有限要素計算アルゴリズムの開発と実際の計算機への実装を行う。

本年度は、課題1については、長距離断層変位に対する問題の定式化に向けて、既往研究の中から、本研究の問題により適した手法を見出すとともに、既往研究の定式化で仮定されている断層構成則について、より地球物理的な実験結果と整合する定式化について検討した。また、その定式化のもとでの時間積分手法についても併せて検討した。

また、課題2については、自動メッシュ切り直しによる大変形計算可能な有限要素計算のアルゴリズムの検討を、計算機・計算科学分野のプロジェクトで研究協力者が進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初予定していた、地質学的時間スケールでの沈み込み帯のモデル構築・シミュレーションを行っている海外の研究者との協力が当該年度は先方の事情で困難であったため。

今後の研究の推進方策

当該年度実施できなかった海外の研究者とのモデル構築に向けた議論を進めるとともに、検討した定式化と研究協力者の開発したアルゴリズムを組み合わせたコード開発を進め、計算を実施する。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた、地質学的時間スケールでの沈み込み帯のモデル構築・シミュレーションを行っている海外の研究者との協力が当該年度は先方の事情で困難であったため、当該年度の予算の多くを占めていた旅費を支払う必要がなくなった。また、当該年度に検討・開発したアルゴリズムの実装等の部分を次年度に実施するため、それに活用する方がより良い結果が得られると判断して、当該年度の執行を控えた。

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公開日: 2019-12-27  

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