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2020 年度 実績報告書

ホークス型点過程の多様な応用に向けた統計的モデリング・推論と応用の総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H04073
研究機関統計数理研究所

研究代表者

庄 建倉  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (70465920)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードHawkes過程 / ETASモデル / 更新Hawkes過程 / 球面ETASモデル
研究実績の概要

以下の研究実績は得られた。
(1)ハイドロフラクチャー誘発地震活動の特性を調査し、さまざまなタイプの誘発地震活動を区別するために、非定常バックグラウンド地震活動率を使用した時空間ETASモデルを開発した。 新モデルは背景の地震活動を群発地震から分離し、岩塩採掘やシェールガス掘削などの人間の活動によって引き起こされる応力の変化を明らかにしている。(2)ETASモデルを基準モデルとして使用して、地震活動の静穏化を識別および視覚化するためのポアソン確率マップ(PMAP)法を開発した。この手法で、2006年11月15日に発生したMw8.3千島列島地震シーケンスの前に先行する地震静穏化を識別した。(3) ETASモデルを使用し、クラスター内の最大マグニチュード分布の漸近形から、前震現象とバースの法則の両方を説明した。理論的な結果は、実際の地震活動データに近いものであった。(4) 本研究代表者が開発したETASモデルに基づくデクラスタリングを、ネットワーク分析からのツリーグラフ表現とツールを活用することにより、地震学で他の人気がある最近傍距離デクラスタリング手法と比較した。 2つのデクラスタリングアルゴリズムは同様の地震クラスターパーティションを生成するが、それらは個々のクラスタの内部構造が異なる可能性があり、最近傍法は通常確率的デクラスタリング法よりも単純な構造を提供することがわかった。(5) 更新Hawkes点過程のバックグラウンドイベントを検出するための理論的なフィルタリング式が導出し、バックグラウンド事件と全体事件の条件付き強度を提供する。また、MCMC手法に基づくフィルタリングアルゴリズムも開発した。(6) 全球または高緯度地域の地震活動を分析するためにの球面バージョンの時空間ETASモデルを開発した。

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

新型コロナウイルス感染拡大の影響により、研究進展は予想より少し遅くなった。 たとえば、更新Hawkes点過程に関する論文は未投稿である。代わりに、方向解析の結果を利用して、イータスモデルの球形バージョンを開発した。これは2020年度の研究計画外の結果である。得られた実績から、基本的には順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

新年度は、以下の点で研究を拡大していく予定:
(1)更新ホークプロセスと球形ETASモデルと発震機構を組み込んだETASモデルの三つ論文の投稿する。
(2) Hawkes点過程およびより一般的な点過程の推定のための改良されたEMアルゴリズムを実現する。
(3)地震発生のためのETASモデルの拡張を継続し、関連する地球物理学的問題を解決する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Critical zone of the branching crack model for earthquakes: Inherent randomness, earthquake predictability, and precursor modelling2021

    • 著者名/発表者名
      Zhuang Jiancang、Matsu’ura Mitsuhiro、Han Peng
    • 雑誌名

      The European Physical Journal Special Topics

      巻: 230 ページ: 409~424

    • DOI

      10.1140/epjst/e2020-000272-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Background Seismicity before and after the 1976 Ms7.8 Tangshan Earthquake: Is Its Aftershock Sequence Still Continuing?2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Yue、Zhuang Jiancang、Jiang Changsheng
    • 雑誌名

      Seismological Research Letters

      巻: 92 ページ: 877~885

    • DOI

      10.1785/0220200179

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Model Checking for Hidden Markov Models2020

    • 著者名/発表者名
      Buckby Jodie、Wang Ting、Zhuang Jiancang、Obara Kazushige
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Graphical Statistics

      巻: 29 ページ: 859~874

    • DOI

      10.1080/10618600.2020.1743295

  • [雑誌論文] Nonstationary Background Seismicity Rate and Evolution of Stress Changes in the Changning Salt Mining and Shale-Gas Hydraulic Fracturing Region, Sichuan Basin, China2020

    • 著者名/発表者名
      Jia Ke、Zhou Shiyong、Zhuang Jiancang、Jiang Changsheng、Guo Yicun、Gao Zhaohui、Gao Shesheng、Ogata Yosihiko、Song Xiaodong
    • 雑誌名

      Seismological Research Letters

      巻: 91 ページ: 2170~2181

    • DOI

      10.1785/0220200092

  • [雑誌論文] Assessing the Potential Earthquake Precursory Information in ULF Magnetic Data Recorded in Kanto, Japan during 2000?2010: Distance and Magnitude Dependences2020

    • 著者名/発表者名
      Han Peng、Zhuang Jiancang、Hattori Katsumi、Chen Chieh-Hung、Febriani Febty、Chen Hongyan、Yoshino Chie、Yoshida Shuji
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 22 ページ: 859~859

    • DOI

      10.3390/e22080859

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Topological Comparison Between the Stochastic and the Nearest‐Neighbor Earthquake Declustering Methods Through Network Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Varini Elisa、Peresan Antonella、Zhuang Jiancang
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 125 ページ: e2020JB019718

    • DOI

      10.1029/2020JB019718

  • [雑誌論文] A New Method for Imaging Seismic Quiescence and Its Application to the Mw?=?8.3 Kurile Islands Earthquake on 15 November 20062020

    • 著者名/発表者名
      Katsumata Kei、Zhuang Jiancang
    • 雑誌名

      Pure and Applied Geophysics

      巻: 177 ページ: 3619~3630

    • DOI

      10.1007/s00024-020-02498-w

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Incorporating focal mechanisms into the ETAS model2020

    • 著者名/発表者名
      Zhuang, J.* and Maita, E.
    • 学会等名
      2020 Fall Meeting of the American Geophysical Union(AGU)
    • 国際学会
  • [学会発表] Model Improvement Through Residual Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      庄 建倉
    • 学会等名
      2020年度科学研究費シンポジウム「大規模複雑データの理論と方法論:最前線の動向と新たな展開」
  • [学会発表] Decimating Nonlinear Response in State Space Models for Battery Capacity Estimation2020

    • 著者名/発表者名
      沈 迅*, 庄 建倉
    • 学会等名
      2020年度科学研究費シンポジウム「大規模複雑データの理論と方法論:最前線の動向と新たな展開」
  • [学会発表] 震源機構を組み込んだETASモデル2020

    • 著者名/発表者名
      庄 建倉*, 蒔田恵理
    • 学会等名
      日本地震学会2020年度秋季大会
  • [学会発表] An ETAS model incorporated with focal mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Zhuang, J.* and Maita, E.
    • 学会等名
      2020 Annual Meeting of the Southern California Earthquake Center
    • 国際学会
  • [学会発表] Testing foreshock hypothesis against the ETAS model: why is it so difficult?2020

    • 著者名/発表者名
      庄 建倉
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
    • 国際学会
  • [学会発表] Maita, Eri*, 庄 建倉 (2020). The character of the Focal mechanisms with Kagan angles in Japan area for the extended 2-D ETAS model2020

    • 著者名/発表者名
      Maita, Eri*, 庄 建倉
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
    • 国際学会
  • [図書] Explaining foreshock and the Bath law using a generic earthquake clustering model, in Statistical Methods and modelling of seismogenesis, edited by Limnios, N., Papadimitriou, E. and Tsaklidis, G., ISTE2020

    • 著者名/発表者名
      Zhuang, J
    • 総ページ数
      105-130
    • 出版者
      ISTE
    • ISBN
      9781789450378

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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