点から線・面へ：次世代の地震・津波観測データに対する革新的な解析法の開発

从点到线面：下一代地震海啸观测数据创新分析方法开发

基本信息

批准号：
21K03693
负责人：
蓬田清
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の主な成果は２つの論文にまとめられ発表された。一つ目は、海底水圧計の稠密観測網データによる津波波形記録から、津波励起源の空間分布を推定する新たな手法の開発である。これまでの研究では、複数点で観測された津波波形記録について、地震情報などから推定した断層面に基づく海底面変動のモデルからの合成波形を比べて、この残差が最小になるように、モデルパラメターを逆問題として求めてきた。本研究では、稠密な観測網の特徴を生かして、観測された津波波形を途中の海域の伝搬速度によって波源領域に向かって逆投影することで、津波波源の領域を直接求めた。地震記録では大地震時にこのような手法は適用されてきたが、津波においても稠密観測網が運用されたことで、従来の逆問題の手法よりも簡便、かつ空間分解能が高い結果を求めらることがわかった。特に、この手法は断層面などの事前のモデル情報が不要なので、（１）地震などと大きく異なる津波励起の要因の場合にも、波源を客観的に求めることが可能である、（２）断層情報が不要なのでリアルタイム津波予測にも応用が可能で、地震からの推定と独立なため、相互の信頼度を迅速に検証できる、といった今後の津波研究の発展に大きく寄与することができる。もう一つの研究では、海底ケーブルの光ファイバを用いた新しいDAS技術による海底での雑微動の計測から、S波速度構造の２次元構造を求めた。DASを用いた新しいデータでは側線に沿ってほぼ連続的な観測データが得られるので、従来の時系列解析における１次元フィルタから、空間領域も含めた、f-kフィルタという２次元解析が可能となる。このことで、雑微動記録からより広帯域の信号が検出され、堆積層から下部地殻までの速度分布を正確に推定することができた。

今年的主要成果总结并发表在两篇论文中。第一步是开发一种新方法，根据海底压力计密集观测网络获得的海啸波形记录来估计海啸激发源的空间分布。在之前的研究中，我们将多点观测到的海啸波形记录与基于地震信息等估计断层面的海底变形模型的合成波形进行了比较，以最小化残余误差，并将模型参数确定为逆问题。。本研究利用观测网络密集的特点，根据沿途海域的传播速度，将观测到的海啸波形向震源区反投影，直接确定海啸震源区。这种方法已应用于大地震期间的地震记录，但随着海啸的密集观测网络的使用，它比我发现的传统反问题方法更容易获得更高空间分辨率的结果。特别是，该方法不需要断层面等先验模型信息，因此（1）即使在海啸激发因素与地震显着不同的情况下也可以客观地确定波源，（2）断层面由于不需要任何信息，因此可以应用于实时海啸预测，并且由于它独立于地震估计，因此可以快速验证相互可靠性，使其对未来海啸研究的发展做出巨大贡献。在另一项研究中，我们通过使用海底电缆中的光纤的新型 DAS 技术测量海底的震动，确定了 S 波速度结构的二维结构。使用DAS的新数据，可以沿侧线获得几乎连续的观测数据，因此可以进行称为f-k滤波器的二维分析，其中包括空间域，而不是传统时间序列中使用的一维滤波器分析。这使我们能够从地震记录中检测到更广泛的信号，并准确估计从沉积层到下地壳的速度分布。