クラスタリングモデルに基づいて地震予知手法の改良

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22700299
• 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, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (70465920)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 地震予測 / 地震クラスタリング / ETASモデル / GPS / 地震除群法 / 確率利得

研究概要

1．GPSで記録された地盤変動率の変化は地震予測のために有用な情報があるかどうかを検証した。地盤変動率変化（MRV）フィルタを使って、ニュージーランド、カリフォルニア州、日本におけるGPS時系列から、短期の信号を抽出した。結果は、GPS信号が大地震によって引き起こされていなく、ポアソンモデルに対して大地震を予測するための2～4の確率利得を与えることを示す。これらの結果は、非カタログ情報は大地震の予測を改善するために、地震カタログデータに基づく確率モデルを拡張するために使用することができる。
2．地震発生の短期的なクラスタリングのETASモデルに基づいて、与えられた時空間ウィンドウで最大地震のマグニチュードの確率分布の計算に関連する理論や手法を提案した。この手法は、日本地域の1926-2009年間の地震活動データに応用した。これは、大地震を持っている可能性が最も高い地域は東北（東北）アークと千島弧に沿って、南海と東海地域よりもはるかに高い確率であることを判断した。
3．複雑な地震活動パターンから有用な物理的信号を抽出するために、ETASモデルと確率除群法に基づいて、常時地震発生率の時間変動の推定手法を開発した。この手法は、中国雲南省で地震を研究するために適用され、2004年スマトラ沖Mwは9.2地震が発生した後に常時地震発生率の急速増加を識別した。このように、カタログ情報に基づいて、他の物理過程の存在の検出方法を提供する。
4．時空間ETASモデルに基づく予測ソフトを開発した。このモデルは、CSEP実験に提出されており、最高のモデルの一つであることが示されている。
5．特に群発地震活動がある地域で地震クラスターを判定するために、新しいCURATE除群法を開発した。以前の除群法とは異なって、この方法は地震と地震間の相互作用に関連した物理的なプロセスについての直接な仮定がなされていない。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24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] Cumulative Rate Analysis (CURATE): A clustering algorithm for swarm dominated catalogs (2013)
  • 著者名/発表者名: Jacobs, K. M., E. G. C. Smith, M. K. Savage, and J. Zhuang
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2012JB009222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive and topical evaluations of earthquake forecasts in terms of number, time, space, and magnitude. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogata Y., Katsura K., Falcone G., Nanjo K. and Zhuang J.
  • 雑誌名: Bulletin of the Seismological Society of America 巻: 103 ページ: -
  • DOI: 10.1785/0120120063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predictability study on the aftershock sequence following the 2011 Tohoku-Oki, Japan, earthquake: first results (2012)
  • 著者名/発表者名: Nanjo, K. Z., Tsuruoka, H., Yokoi, S., Ogata, Y., Falcone, G., Hirata, N., Ishigaki, Y., Jordan, T. H., Kasahara, K., Obara, K., Schorlemmer, D., Shiomi, K. and Zhuang, J.
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 191(2) ページ: 653--658
  • DOI: doi: 10.1111/j.1365-246X.2012.05626.x.
• [雑誌論文] Long-term earthquakeforecasts based on the epidemic-type aftershock sequence (ETAS) model for short-term clustering (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.
  • 雑誌名: Research in Geophysics 巻: 22, e6.
  • DOI: doi:10.4081/rg.2012.e8.
• [雑誌論文] Evaluation of the prediction performance of the Annual Cosultation Meeting on Earthquake Tendency by using the gambling score (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.-C. and Jiang
  • 雑誌名: Chinese Journal of Geophysics 巻: 55 ページ: 1695-1709
  • DOI: doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.05.026.
• [雑誌論文] An approach to detect the abnormal seismicity increase in Southwestern China triggered co-seismically by 2004 Sumatra Mw 9.2 earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Peng, Y., Zhou S., Zhuang J. and Shi J.
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 189 ページ: 1734-1740.
  • DOI: DOI: 10.1111/j.1365-246X.2012.05456.x.
• [雑誌論文] Implementat ion of Short- and Medium-Term Earthquake Forecasts (2012)
  • 著者名/発表者名: Console, R., Yamaoka, K., and Zhuang, J
  • 雑誌名: International Journal of Geophysics 巻: 2012 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1155/2012/217923
• [雑誌論文] Basic models of seismicity: temporal models (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J., Harte, D, Werner, M.J., Hainzl, S. and Zhou, S.
  • 雑誌名: Community Online Resource for Statistical Seismicity Analysis 巻: 1 ページ: 1-42
  • DOI: 10.5078/corssa-79905851
  • 査読あり
• [学会発表] Estimating the maximum magnitude by using the G-R law, background seismicity, and earthquake clustering structures (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄 建倉
  • 学会等名: 東京大学地震研究所共同利用研究集会「室内実験と数値実験から探る地震活動の物理」
  • 発表場所: 東京大学地震研究所
  • 年月日: 20130304-20130305
  • 招待講演
• [学会発表] Exploratory analysis of earthquake precursory information in GPS measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: ing Wang, Zhuang, J., Kato, T.
  • 学会等名: 日本地震学会2012年度秋季大会
  • 発表場所: 函館市
  • 年月日: 20121016-20121019
• [学会発表] On the criticality of a type of branching processes (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄 建倉
  • 学会等名: 2012年度統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構, 札幌市
  • 年月日: 20120909-20120912
• [学会発表] Space-time point-process models for earthquake occurrences:Residual analysis and stochastic reconstruction (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Zhuang
  • 学会等名: NUS seminar
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 20120816-20120816
  • 招待講演
• [学会発表] On the Criticality of Branching Models for Earthquake Occurrences (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhuang, J.*, Harte, D. and Werner, M.
  • 学会等名: 2012 AOGS - AGU (WPGM) Joint Assembly
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 20120812-20120817
• [学会発表] Semiparametric estimation for modulated renewal processes (2012)
  • 著者名/発表者名: Siew, H-Y. and Zhuang, J.
  • 学会等名: 2012 AOGS - AGU (WPGM) Joint Assembly
  • 発表場所: Resorts World Convention Centre, Singapore
  • 年月日: 20120812-20120817
• [学会発表] Long-term earthquake forecasts based on short-term earthquake clustering models (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄 建倉
  • 学会等名: 東京大学地震研究所第3回研究集会「地震活動の評価に基づく地震発生予測システム - 東北地方太平洋沖地震前後の地震発生予測-」
  • 発表場所: 東京大学地震研究所
  • 年月日: 20120712-20120713
  • 招待講演
• [学会発表] First- and second-order residual analysis of spatiotemporal point processes and applications in model evaluation (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄 建倉
  • 学会等名: The 2nd Institute of Mathematical Statistics Asia Pacific Rim Meeting
  • 発表場所: つくば国際会議場, つくば市
  • 年月日: 20120702-20120704
• [学会発表] Scoring annual earthquake predictions in China (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhuang J.
  • 学会等名: SCEC CSEP Workshop: Final Evaluation of the Regional Earthquake Likelihood Models (RELM) Experiment and the Future of Earthquake Forecasting
  • 発表場所: Rancho Las Palmas Resort, Rancho Mirage, CA, アメリカ合衆国
  • 年月日: 20120606-20120607
  • 招待講演
• [学会発表] 短期クラスタリングのETASモデルに基づく長期地震予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄 建倉
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] Testing significance of earthquake precursors against earthquake clustering models (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄建倉
  • 学会等名: 日本地震学会2012年度秋季大会
  • 発表場所: 函館市
  • 年月日: 2012-10-19
• [図書] Statistical modeling of earthquake occurrences based on external geophysical observations: with an illustrative application to the ultra-low frequency ground electric signals observed in the Beijing region. In Imaging, Modeling and Assimilation in Seismology - Volume II, edited by Li Y. (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhuang J., Ogata Y., Vere-Jones D., Ma L., and Guan H.
  • 総ページ数: -
  • 出版者: De Gruyter
• [備考] リ ス ク 解 析 戦 略 研 究 セ ン タ ー 地震予測解析プロジェクト
  • URL: http://www.ism.ac.jp/~ogata/Ssg/ssg.html