2019 Fiscal Year Annual Research Report
Seismicity as Complex Phenomenon with Catastrophes: Correlation, Dynamics and Network Representation
| Project/Area Number |
16K05484
|
|---|
| Research Institution | Nihon University |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 徳一 日本大学, 理工学部, 教授 (60246824)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 純義 三重大学, 工学研究科, 教授 (70184215)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | カタストロフ / 複雑系 / 火山性群発地震 / べき乗則 / 非線形時系列解析 / 複雑ネットワーク / 相関 / ダイナミクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
３１年度は火山が噴火に向かう過程で生じる群発地震をカタストロフ複雑系現象として捉える研究成果の論文作成を進めた。前年度までに、火山が噴火に向かう過程で地震の複雑ネットワークにおける階層構造の深化に関わる特性量の時系列に、短時間及び長時間にわたる２種類の特徴的振る舞いが見られることがわかった。特に長時間の振る舞いは、噴火の爆発規模や溶岩の物性といった特徴と合わせて噴火予兆に深く関わる可能性が高まった。この成果を論文にまとめる過程で噴火予兆の自動検出アルゴリズムの開発に取り組んだところ、教師なし機械学習の手法を用いることで目視にて捉えていた噴火の兆候をより客観的に検知することに成功した。さらにこの手法はそれまで予兆を捉えることが困難であったケース（ある種の溶岩の物性や爆発指数の小さい噴火）にも適用可能であることがわかってきた。そこで研究対象を広げ、目下本手法の普遍的有効性について確認作業を進めている。このように論文執筆の過程で研究に新展開があったため、結果として論文執筆に遅れがでているが本研究は自動的な火山噴火予報に繋がる重要な課題である。
地震活動は、長距離、長時間の相関を有する非ランダムな現象であるという考え方がある。このような相関の存在は、一般に臨界現象のアナロジーからは地震活動の時系列データから抽出される種々の統計的量のベキ則的振る舞いとして現れると考えられる。実際、地震活動にはGutenberg-Richter則やOmori則などいくつかの漸近的べき乗則が存在する。しかしながら分布がべき乗則であることは、必ずしも系の背後にあるダイナミクスが長距離、長時間相関を有することの十分条件にはならない。そこで我々は漸近的にべき乗則を呈する系が、長距離、長時間相関を持つか否かを判定する新しい数学的理論の開発に取り組んだ。この結果は論文にまとめられ、目下学術専門誌の査読過程にある。
|
