沖合津波観測による津波即時予測技術の共進化を可能にする標準評価法の創出

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02409
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 馬場 俊孝 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90359191)
• 研究分担者: 対馬 弘晃 気象庁気象研究所, 地震津波研究部, 主任研究官 (00589864) ; 高川 智博 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (30451785) ; 齊藤 竜彦 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波防災研究部門, 主任研究員 (30550933) ; 久保田 達矢 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 特別研究員 (70808071) ; 近貞 直孝 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 主任研究員 (90318197) ; 前田 拓人 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90435579) ; 大石 裕介 富士通株式会社(富士通研究所), その他部局等, 研究員 (90816240)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 津波 / 即時予測 / 海底水圧観測 / 動圧効果 / ３次元シミュレーション

研究実績の概要

海底および海面での短周期を含む模擬地震動の生成のために，断層破壊を低波数側と高波数側に分けてモデル化し，それらを波数空間でなめらかに接続することで断層モデルをアップスケーリングした．これを用いてシミュレートされた海面変位を入力として実施した津波計算から海底圧力変動を求め，それと地震動シミュレーションにより得られた動圧をを重合した．つまり本課題において，時間遅れを含む不均質な運動学的断層破壊と地震動および動的水圧効果を含む現実的な海底水圧記録の合成に成功した．この手法を用いて南海地震を模した仮想海底水圧記録を既往のDO-NETとN-net予定観測点位置で生成し，それを入力とした逆解析の数値実験から，震源域より西側から北西側においてN-net導入による即時予測能力の向上が顕著に認められた．
過去の地震津波イベントにおける直上の水圧観測記録に対して詳細な事後解析を実施し，本課題で開発した手法が妥当であることを確認した．一方，海底水圧記録には物理法則では説明困難なノイズ成分が重畳する場合もあることがわかってきたため，それらのノイズ成分を分離できるように逆解析手法も改良した．さらなる高度化のために，任意分布をもつ波源から観測点の津波波形を高速に合成するアジョイント波形合成法を画像処理演算装置に対応したプログラムとして実装するとともに，有限体積法による3次元津波伝播モデルを拡張し、海底部分の計算格子を地殻変動に合わせて動的に変形させる移動境界条件によって津波を発生させるモデルに改良した．
また，地震を起源としない津波の発生を想定するために，移動する気圧変化による津波の発生とそのときに観測することのできる物理量を理論的に調査した．理論的に得られた知見をもとにS-netで記録した気象津波のデータ解析とシミュレーションを実施し，気象津波の生成要因となった低気圧の規模や移動速度を調査した．

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency dispersion amplifies tsunamis caused by outer-rise normal faults (2021)
  • 著者名/発表者名: Baba Toshitaka, Chikasada Naotaka, Imai Kentaro, Tanioka Yuichiro, Kodaira Shuichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 20064
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99536-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Earthquake Rupture and Tsunami Generation of the 2015 Mw 5.9 Bonin Event Revealed by In Situ Pressure Gauge Array Observations and Integrated Seismic and Tsunami Wave Simulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota Tatsuya, Saito Tatsuhiko, Fukao Yoshio, Sugioka Hiroko, Ito Aki, Tonegawa Takashi, Shiobara Hajime, Yamashita Mikiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2021GL095915
  • DOI: 10.1029/2021GL095915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extracting Near‐Field Seismograms From Ocean‐Bottom Pressure Gauge Inside the Focal Area: Application to the 2011 Mw 9.1 Tohoku‐Oki Earthquake (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota Tatsuya, Saito Tatsuhiko, Tsushima Hiroaki, Hino Ryota, Ohta Yusaku, Suzuki Syuichi, Inazu Daisuke
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2020GL091664
  • DOI: 10.1029/2020GL091664
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improving the Constraint on the Mw 7.1 2016 Off‐Fukushima Shallow Normal‐Faulting Earthquake With the High Azimuthal Coverage Tsunami Data From the S‐Net Wide and Dense Network: Implication for the Stress Regime in the Tohoku Overriding Plate (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota Tatsuya, Kubo Hisahiko, Yoshida Keisuke, Chikasada Naotaka Y., Suzuki Wataru, Nakamura Takeshi, Tsushima Hiroaki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 126 ページ: e2021JB02223
  • DOI: 10.1029/2021JB022223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Meteorological Tsunami Generation Due to Sea‐Surface Pressure Change: Three‐Dimensional Theory and Synthetics of Ocean‐Bottom Pressure Change (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Tatsuhiko, Kubota Tatsuya, Chikasada Naotaka Y., Tanaka Yuusuke, Sandanbata Osamu
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 126 ページ: e2020JC017011
  • DOI: 10.1029/2020jc017011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Meteotsunami Observed by the Deep‐Ocean Seafloor Pressure Gauge Network Off Northeastern Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota Tatsuya, Saito Tatsuhiko, Chikasada Naotaka Y., Sandanbata Osamu
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2021GL094255
  • DOI: 10.1029/2021GL094255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Review on Recent Progress in Near-Field Tsunami Forecasting Using Offshore Tsunami Measurements: Source Inversion and Data Assimilation (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang Y., Tsushima H., Satake K., Navarrete P.
  • 雑誌名: Pure and Applied Geophysics 巻: 178 ページ: 5109～5128
  • DOI: 10.1007/s00024-021-02910-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Amplifying pulling-dominant tsunamis due to dispersion: Case studies for outer-rise and submarine landslide tsunamis (2021)
  • 著者名/発表者名: Baba, T., N. Chikasada, T. Saito, K. Imai, K. Yamashita
  • 学会等名: 30th International Tsunami Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 海底地すべり地形調査と非静水圧二層流モデルによる津波計算 (2021)
  • 著者名/発表者名: 馬場俊孝
  • 学会等名: 地質学会第128年学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Extracting near-field in-situ ground motion waveforms with large displacements of the 2011 Tohoku-Oki earthquake from ocean bottom pressure change inside the focal area (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota, T., Saito, T., Tsushima, H., Hino, R., Ohta, Y., Suzuki, S., & Inazu, D.
  • 学会等名: AGU 2021 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Improving the constraint of the 2016 Off-Fukushima shallow normal-faulting earthquake with the high-coverage tsunami data from the S-net wide network: implication on the crustal stress in the overriding plate (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota, T., Kubo, H., Chikasada, N. Y., Yoshida, K., Suzuki, W. & Nakamura, T.
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 海底動的圧力変動成分記録から抽出した2011年東北沖地震の震源域内部の大振幅地震動波形 (2021)
  • 著者名/発表者名: 久保田達矢・齊藤竜彦・対馬弘晃・日野亮太・太田雄策・鈴木秀市・稲津大祐
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] A three-dimensional theory for meteorological tsunami generation and propagation. 30th International Tsunami Symposium (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., T. Kubota, N.Y. Chikasada, Y. Tanaka, and O. Sandanbata
  • 学会等名: 30th International Tsunami Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Operational use of tsunami source inversion in near-field tsunami warning by JMA (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsushima, H. and T. Yamamoto
  • 学会等名: 30th International Tsunami Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of tsunami source and propagation modeling using dense offshore tsunami measurements: case study of 2016 Mw 6.9 off Fukushima earthquake, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsushima, H., Y. Hayashi, and T. Yamamoto
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [備考] 津波即時予測
  • URL: https://toshitaka-baba.wixsite.com/index/early-tsunami-prediction