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2022 年度 実施状況報告書

地殻内の間隙流体圧の高時間分解能モニタリング

研究課題

研究課題/領域番号 22K14110
研究機関弘前大学

研究代表者

高野 智也  弘前大学, 理工学研究科, 助教 (80905604)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード潮汐応答 / 地震波速度変化 / 常時微動 / 状態空間モデル
研究実績の概要

本年度では,日本全域に展開されているHi-net地震観測点796点を用いて,地震波速度変化の地球潮汐応答の空間分布を推定した.この研究により,研究課題の目的を達成するための,地震波速度変化の潮汐応答を抽出する手法を確立した.

状態空間モデルに基づきカルマンフィルタと最尤法を組み合わせた手法により地震波速度変化の潮汐応答を広域に推定することができた.1時間ごとの常時微動の自己相関関数から状態空間モデルを構築し,説明変数として潮汐周期で変動する地震波速度変化を組み込んだ.ここでは,潮汐による速度変化量,速度変化と潮汐の位相差をモデルパラメータとして,カルマンフィルタの計算過程で最尤法により決定した.

潮汐による速度変化は0.01%以上で見られることがわかった.本手法により,潮汐による速度変化が検出される基準を提示することができた.得られた潮汐による速度変化率と,各観測点で理論計算した潮汐歪量から,各観測点における地震波速度変化の潮汐歪み応答を推定した.得られた潮汐歪み応答は1e3から1e5[/strain]の値で変動していた.また,大局的に浅部のS波速度が遅い領域で潮汐応答が大きい傾向が見られた.潮汐応答の大きい地域は,高い間隙流体圧やアスペクト比の低いクラックの存在を示唆するものであると解釈される.本研究成果を国際誌に投稿し,採択された.

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

研究課題の目的を達成するための手法の根幹をなす,地震波速度変化の潮汐応答を抽出する手法を確立することができ,またその成果が国際誌に採択された.この手法では,1時間ごとの常時微動記録の相関関数波形を状態空間モデルに組み込み,説明変数として組み込んだ潮汐による速度変化量をカルマンフィルタと最尤法を用いて決定した.本手法を日本全国の基盤地震観測網に適用し,その有用性を実証した.また,得られた潮汐応答の空間分布が日本列島下の構造と大局的に対応していることを観測した.以上より,研究課題は概ね順調に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

まずは,これまでの研究で構築された地震波速度変化の潮汐応答を抽出する技術を本研究課題の対象領域である米国中西部ラトン盆地の連続地震記録に適用する.この地域では工場排水の地下注入されている.そこで,この地域で得られる地震波速度変化の潮汐応答と,これまでの研究で得られた日本全域の潮汐応答を比較し,地下水量が地震波速度変化の潮汐応答に寄与する影響を調べる.

また,短期間ごとに連続地震観測記録を分割し,各期間で地震波速度変化の潮汐応答を推定する.得られた潮汐応答の時間変化と地下注水量の時間変化を比較し,地下注水による間隙流体圧力が潮汐応答に与える影響を議論する.

その後,新たに地震波速度変化の潮汐応答を状態変数として状態空間モデルに組み込み,潮汐応答の時間変化が状態変数として高時間分解能で推定できるか検証する.

次年度使用額が生じた理由

当該年度では手法の開発や有用性の検証を主に行なっていたため,既に有していた計算資源により研究を行うことができた.そのため,当初予定していた計算機の購入を行わなかったので,次年度使用額が生じた.次年度では,計算資源を新たに購入しデータ解析を邁進していく予定である.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Tidal response of seismic wave velocity at shallow crust in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Takano, Kiwamu Nishida
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023GL103011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] S-netを用いた地震波速度変化の海洋潮汐応答の推定2022

    • 著者名/発表者名
      高野智也,西田究
    • 学会等名
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「陸海両域での超高密度観測時代の観測・解析手法と地震波動伝播理論の新展開」
  • [学会発表] 拡張カルマンフィルタ法を利用した新燃岳における地震波速度と地震計の時刻ずれのモニタリング2022

    • 著者名/発表者名
      高野智也,西田究
    • 学会等名
      日本火山学会2022秋季大会
  • [学会発表] 常時微動の相互相関関数を利用した拡張カルマンフィルタに基づく地震計の刻時ずれの推定:霧島火山への適用2022

    • 著者名/発表者名
      高野智也,西田究
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会

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公開日: 2023-12-25  

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