強震動予測・地震ハザード解析における不確かさの定量評価に向けた研究

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23H00219
• 研究機関: 国立研究開発法人防災科学技術研究所
• 研究代表者: 藤原 広行 国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 上席研究員 (80414407)
• 研究分担者: 上田 修功 国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 副センター長 (60379568) ; 市村 強 東京大学, 地震研究所, 教授 (20333833) ; 糸井 達哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60393625) ; 八谷 大岳 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (00578908) ; 岡崎 智久 国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (80868422) ; 森川 信之 国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 主任研究員 (60414413) ; 前田 宜浩 国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 主任研究員 (00594160) ; 岩城 麻子 国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 主任研究員 (30770309) ; 青井 真 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, 上席研究員 (80360379)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 強震動予測 / 地震ハザード / 機械学習 / 不確かさの定量評価

研究実績の概要

本研究では、地震ハザード評価の説明性向上・信頼性向上に資することを目的として、多様な手法・考え方に基づく強震動予測モデルについて「不確かさ」の定量化のための研究を行っている。
2024年度は深層モデルによる地震動シミュレーションの代理モデルや地震動補間、地震動予測モデル、地震動波形予測モデル、埋め込み機械学習による広帯域地震動波形予測、Bayesian Neural Networkによる地震動予測式、三次元波動解析による三次元地盤構造推定の多様なアプローチによる強震動予測あるいは波動場解析手法の開発を行った。また、既往の複数の地震動予測モデルについてその特徴分析と定量的比較を試み、地震動予測の信頼性の定量化に資する検討を行った。

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

本研究では、(1)強震動予測に内在する不確かさの整理とばらつきの定量評価、(2)不確かさを考慮した波形データの生成と活用、(3)予測に対する信頼性の定量化に関する研究を進めている。2023年度は各研究分担者が(1)については経験的地震動予測モデルの開発、(2)に関しては地震動波形データ生成モデルや不整形地盤中の地震波動場シミュレーション手法開発、地震動シミュレーションの代理モデル開発を行い、不確かさの定量評価に向けた手法や考え方の整理を行った。(3)に関しては複数の経験的地震動予測式の特徴分析と比較を行い、データが少ない領域における地震動予測の信頼性について議論した。以上により、1年目の進捗としておおむね順調であると判断している。

今後の研究の推進方策

本研究では様々なアプローチによる地震動予測手法の研究を進めているが、今後はそれらにおける不確かさの定量評価に向けて、予測値のばらつきの分布の妥当性を一つの重要項目としてフォーカスを当て検討を進める。観測記録の少ない稀な事象に対するばらつきの妥当性を評価するためにシミュレーションを活用していくことが有効であると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Position-dependent partial convolutions for supervised spatial interpolation (2023)
  • 著者名/発表者名: Hachiya Hirotaka、Nagayoshi Kotaro、Iwaki Asako、Maeda Takahiro、Ueda Naonori、Fujiwara Hiroyuki
  • 雑誌名: Machine Learning with Applications 巻: 14 ページ: 100514～100514
  • DOI: 10.1016/j.mlwa.2023.100514
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 地震ハザード評価のための地震動シミュレーションの代理モデルの構築とその拡張 (2024)
  • 著者名/発表者名: 黒木悠斗, 八谷大岳, 岩城麻子, 前田宜浩, 上田修功, 藤原広行
  • 学会等名: 第27回 画像の認識・理解シンポジウム
• [学会発表] Broadband ground motions from physics-based simulation and embedding-interpolation machine learning (2024)
  • 著者名/発表者名: T. Okazaki, A. Iwaki, T. Maeda, H. Fujiwara, N. Ueda
  • 学会等名: 18th World Conference on Earthquake Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] 地下構造データに基づく解釈可能な深層inpaintingによる地震動補間 (2023)
  • 著者名/発表者名: 八谷 大岳, 田羅鋤 祐果, 岩城 麻子, 前田 宜浩, 上田 修功, 藤原 広行
  • 学会等名: 第16回日本地震工学シンポジウム
• [学会発表] ベイジアンニューラルネットワークによる地震動予測式の構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡﨑智久, 森川信之, 藤原広行, 上田修功
  • 学会等名: 日本地震学会2023年秋季大会
• [学会発表] 地域性を考慮した非エルゴード的アプローチによる地震動予測式の改良 (2023)
  • 著者名/発表者名: 森川信之, 藤原広行
  • 学会等名: 日本地震学会2023年秋季大会