【研究分野】統計科学

【研究領域課題番号】17H01703 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

データ同化 / 4次元変分法 / 最適化 / 不確実性評価 / 地震 / 時系列解析 / モデリング / Ginzburg-Landau方程式 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / 地震波 / 摩擦

【研究成果の概要】

次世代型4次元変分法のプロトタイプ版を開発し、2次元空間内における地震波伝播シミュレーションコード等に実装した。双子実験によって地下構造に関する物性パラメータの最適値推定と不確実性評価が可能となることを示した。また、本手法を実装する新たな対象として、磁性体内における磁化パターンの時空間変化を記述する時間依存Ginzburg-Landau方程式の数値シミュレーションコードを新たに開発した。これらの成果については、国際誌ならびに国内外の学会において発表を行った。
本研究で開発した次世代型4次元変分法のソースコードについては、現在、公開に向けた準備を進めている。

【研究の社会的意義】

本研究で開発した次世代型4次元変分法により、従来型4次元変分法では不可能であった広域最適解探索と不確実性評価を一挙に解決することが可能となり、大規模数値モデルに基づくデータ同化の関連分野、特に気象予報業務や地震発生予測研究にとっては大きな転回点となるであろう。特に地震学においては、地震発生直後の迅速な地震波動場推定や、巨大地震発生メカニズムの理解に直結するプレート境界における断層すべりの時空間モデルの構築など、将来的に地震防災・減災に資する手法となる可能性が本研究によって拓かれた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】22740290 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

データ同化 / GPS / 断層すべり / 摩擦法則 / 摩擦パラメータ / 余効すべり / 摩擦 / プレート境界 / 固体地球物理学 / 測地 / 地殻変動 / 地震 / 逆問題

【研究成果の概要】

プレート境界におけるすべり時空間変化を支配する摩擦特性を推定するために、GPS観測データから摩擦法則のパラメータ(摩擦パラメータ)を推定するデータ同化手法の開発を行った。この手法を2011年東北地方太平洋沖地震(Mw9.0)の余効すべりに適用し、余効すべり発生領域の摩擦特性の推定を行った。その結果、従来は一定であると考えられてきた摩擦パラメータは、高速のすべり速度に対してすべりの安定性が減少するようなすべり速度依存性を示すことを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】20840048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震現象 / 地震災害・予測 / テクトニクス / データ同化 / 地震 / 室内実験 / 摩擦 / 破壊 / シミュレーション / 動力学的モデル / 計算力学 / 地震発生予測

【研究成果の概要】

本研究では,物理モデルを用いた地震発生の予測を目指して,室内実験系での模擬地震を用いて,データ同化手法を開発している.データ同化とは,断層の固着滑りを表現する物理モデルを構築し,観測データによりモデルの未知パラメタを推定し,将来予測をするといった手法である.そのために,本研究期間内においては,実験装置の立ち上げとデータ取得,物理モデルのシミュレーションのための数値計算コードの開発を行った.また,そのシミュレーションコードを用いて実際の地震のモデル化を行った.

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】3,276千円 (直接経費: 2,520千円、間接経費: 756千円)