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2016 年度 実績報告書

固体地球科学に資する次世代型データ同化法の創出

研究課題

研究課題/領域番号 26280006
研究機関東京大学

研究代表者

長尾 大道  東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)

研究分担者 宮崎 真一  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334285)
堀 高峰  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター 地震津波予測研究グループ, グループリーダー (00359176)
中野 慎也  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40378576)
中村 和幸  明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (40462171)
庄 建倉  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (70465920)
福田 淳一  東京大学, 地震研究所, 助教 (70569714)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードデータ同化 / 固体地球科学 / 逐次ベイズフィルタ / 疎性モデリング / データ駆動型モデリング / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / レプリカ交換モンテカルロ法 / 地震
研究実績の概要

3年目となる平成28年度の研究実績は、以下の通りである。
[開発班] データ同化アルゴリズムの統合:前年度までに開発した、各時間帯における有効な帯域を推定しながらデータ同化を実施する(以下、FMDAS: Frequency Monitoring Data Assimilation System)、およびデータ駆動型モデリング機能を有するデータ同化法(以下、DDDAS: Data-Driven Data Assimilation System)を統合し、固体地球科学に資する次世代型データ同化アルゴリズムとして完成させた。これらを2編の英語論文にまとめて国際誌に投稿し、うち1本は受理済み、残る1本は審査中である。
[実装班] データ同化ライブラリの構築と公開:様々な分野におけるデータ同化研究で利用可能となるように、これまでに実装したデータ同化に関するプログラムをデータ同化ライブラリとしてまとめる準備を進めた。
[応用班] 固体地球科学の諸問題へのDDDASの適用:前年度に開発したDDDASを、固体地球科学の諸問題、特に地震データへの適用を開始した。その際、まずはスモールスケールの問題に対して適用することによって得られた結果について十分に吟味し、さらに大きなスケールの問題へと適用範囲を広めた。
[統括班] 研究集会等の開催および教科書の執筆:日本地球惑星科学関連学会連合大会を始めとする国内・国際会議において本研究に関する特別セッションを企画・開催した。また、本研究の内容をまとめた固体地球科学におけるデータ同化研究に関する教科書の執筆を開始した。

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

本研究計画の最大の目標である2つのデータ同化手法を開発および統合することにより、固体地球科学に資する次世代型データ同化アルゴリズムとして完成させた。また、地震データへの適用を開始し、2編の英語論文にまとめて国際誌に投稿するに至った。さらには、本研究によって開発した手法をデータ同化ライブラリとして構築し、公開するための準備も順調に進行中である。本研究内容を広く知らしめるための活動として、研究集会等の開催や、日本地球惑星科学関連学会連合大会を始めとする国内・国際会議において本研究に関する特別セッションを企画・開催した。以上より、本研究計画は、おおむね順調に進展していると判断する。なお、本研究の内容をまとめた固体地球科学におけるデータ同化研究に関する教科書の執筆する予定であったが、出版社との交渉が長引き、平成29年度に出版することとなったため、本研究の実施期間を1年延長した。

今後の研究の推進方策

本研究の実施延長期間となる平成29年度は、主に本研究の内容をまとめた固体地球科学に資するデータ同化に関する教科書の執筆ならびに出版に時間を割く。また、本研究に関する今後の国際連携を展開していくため、国内・国際学会での特別セッションの企画や、各国のデータ同化研究者との交流にも努める。

次年度使用額が生じた理由

本研究の成果を取りまとめ、最終年度となる平成28年度に教科書を執筆する予定であったが、出版社との交渉が長引き、執筆および出版が平成29年度に延期となった。また国際連携を醸成するために、データ同化研究を実施している海外の研究者と会合を行う予定であったが、先方が多忙を極めており、これも平成29年度に延期となった。

次年度使用額の使用計画

本研究の補助事業期間を延長することが承認されたため、平成29年度への繰越金は、教科書執筆会議への出張費や、海外のデータ同化研究者と会合を行うための旅費に充てる。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Seismic wavefield imaging based on the replica exchange Monte Carlo method2017

    • 著者名/発表者名
      Kano, M., H. Nagao, D. Ishikawa, S. Ito, S. Sakai, S. Nakagawa, M. Hori, and N. Hirata
    • 雑誌名

      Geophys. J. Int.

      巻: 208 ページ: 529-545

    • DOI

      10.1093/gji/ggw410

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 大規模自由度系におけるデータ同化のための2nd-order adjoint法に基づく不確実評価法2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 伸一, 長尾 大道, 山中 晃徳, 塚田 祐貴, 小山 敏幸, 加納 将行, 井上 純哉
    • 雑誌名

      月刊海洋 号外

      巻: 59 ページ: 76-82

  • [雑誌論文] 災害時におけるリアルタイムな広域人流推定のための高精度な粒子フィルタの提案2017

    • 著者名/発表者名
      須藤 明人, 樫山 武浩, 矢部 貴大, 樋口 知之, 中野 慎也, 斎藤 正也, 関本 義秀
    • 雑誌名

      交通工学論文集

      巻: 3 ページ: A_76-A_83

    • DOI

      10.14954/jste.3.2_A_76

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data assimilation for massive autonomous systems based on a second-order adjoint method2016

    • 著者名/発表者名
      Ito, S., H. Nagao, A. Yamanaka, Y. Tsukada, T. Koyama, M. Kano, and J. Inoue
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 94 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.043307

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geodetic inversion for spatial distribution of slip under smoothness, discontinuity, and sparsity constraints2016

    • 著者名/発表者名
      Nakata, R., T. Kuwatani, M. Okada, and T. Hori
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 68 ページ: 20_1-20_10

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast and stable estimation of macroscopic parameters in particle systems by data assimilation2016

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, K. and Y. Kono
    • 雑誌名

      Proceedings of the 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications

      巻: - ページ: 132-136

    • DOI

      10.5687/sss.2016.132

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hidden Markov modelling of sparse time series from non-volcanic tremor observations2016

    • 著者名/発表者名
      Wang, T., J. Zhuang, K. Obara, and H. Tsuraoka
    • 雑誌名

      Journal of the Royal Statistical Society, Series C (Applied Statistics)

      巻: 66 ページ: -

    • DOI

      10.1111/rssc.12194

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Uncertainty quantification based on second-order adjoint method for data assimilation using massive autonomous systems2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, S., H. Nagao, A. Yamanaka, Y. Tsukada, T. Koyama, M. Kano, and J. Inoue
    • 学会等名
      RIKEN International Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      理化学研究所 計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2017-02-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Kernel regression approach for ensemble Kalman filters2017

    • 著者名/発表者名
      Nakano, S.
    • 学会等名
      The 3rd RIKEN International Symposium on Data Assimilation / 7th Annual Japanese Data Assimilation Workshop
    • 発表場所
      理化学研究所 計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2017-02-27
    • 国際学会
  • [学会発表] データ同化の手法とその最近の動向2016

    • 著者名/発表者名
      中野 慎也
    • 学会等名
      日本機械学会 講習会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-12-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Selection of observation points in kriging based on non-convex programming2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, D., M. Kano, S. Ito, and H. Nagao
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2016
    • 発表場所
      Moscone Center (San Francisco, USA)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 地震発生サイクルシミュレーションとその地震発生予測への活用2016

    • 著者名/発表者名
      兵藤 守, 堀 高峰, 中田 令子, 有吉 慶介
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 発表場所
      日本大学文理学部(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 粒子系物理モデルのマクロパラメータ推定と統計モデリング2016

    • 著者名/発表者名
      中村 和幸, 河野 穣
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-05
  • [学会発表] 地震研究に貢献する統計科学2016

    • 著者名/発表者名
      長尾 大道
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会 市民講演会
    • 発表場所
      石川県教育会館(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Seismic wavefield imaging based on the replica exchange Monte Carlo2016

    • 著者名/発表者名
      Kano, M., H. Nagao, D. Ishikawa, S. Sakai, S. Nakagawa, M. Hori, and N. Hirata
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society 13th Annual Meeting
    • 発表場所
      China National Convention Centre (Beijing, China)
    • 年月日
      2016-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation site selection strategy based on DC programming beneficial to seismic wave field imaging utilizing dense seismic array data2016

    • 著者名/発表者名
      Nagao, H., D. Ishikawa, and M. Kano
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society 13th Annual Meeting
    • 発表場所
      China National Convention Centre (Beijing, China)
    • 年月日
      2016-08-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Correcting biases in the estimates of earthquake clustering parameters caused by short-term missing of aftershocks2016

    • 著者名/発表者名
      Zhuang, J. and T. Wang
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • 年月日
      2016-05-25
  • [学会発表] Numerical experiments on estimation of frictional parameters on the SSE fault through Ensemble Kalman Filter2016

    • 著者名/発表者名
      Okuda, R., K. Hirahara, S. Miyazaki, M. Kano, and M. Ohtani
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • 年月日
      2016-05-22
  • [学会発表] Comparison of the spatio-temporal evolution of slow slip events in the Yaeyama Islands, southwestern Japan2016

    • 著者名/発表者名
      Kano, M., J. Fukuda, and S. Miyazaki
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県幕張市)
    • 年月日
      2016-05-22
  • [備考] 東京大学地震研究所 長尾研究室

    • URL

      http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/nagaoh/

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公開日: 2018-01-16  

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