Real-time forecast of long-period ground motion for large earthquakes based on assimilation of observation data

基于观测资料同化的大地震长周期地震动实时预报

• 批准号: 20H02409
• 负责人: 古村 孝志
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02409/
• 关键词: データ同化; 地震波伝播; 長周期地震動; 巨大地震; 即時予測; 災害軽減; 震源イメージング; 表面波; PL波; 地震; 南海トラフ地震

地震観測データと地震波伝播シミュレーションのデータ同化の過程で時間発展方向を反転させ、地震発生時の震源での波動場をイメージングすることで震源の位置と断層メカニズムを把握し、長周期地震動予測の精度向上を図る手法を開発した。震源イメージングの高精度化に向けて、最適内挿法によるデータ同化手法の導入や、P波動場とS波動場それぞれの逆伝播波動場が発震時に震源で収束する特性の活用を検討した。また、地下の物質境界を、PS変換波やSP変換波の逆伝播によりイメージングする手法を開発したことで、長周期地震動の生成・伝播シミュレーションに必要となる地下構造モデルを観測データから精緻化する技術を開発した。さらに、震源が浅い大地震においてP波とS波の間に見られる周期5ー30秒程度の長周期波群（PL波）の特性と生成要件を、日本列島におけるF-net広帯域観測データと日本海溝に設置されたS-net海底地震計データを用いて調査し、従来から認識さてきた表面波により生成される長周期地震動に加えて、P波到着直後の早い時刻に観測されるPL波による長周期地震動の二つに対する即時予測に向けた基礎的研究を進めた。リアルタイム・連続観測データを用いたデータ同化・予測予備実験を、東京大学情報基盤センターとの共同研究によりWisteria/BDEC-01スパコン等を用いて実施し、高速計算を活かした地震発生からの経過時間と観測データ取得による予測更新の有効性を示した。

我们已经开发了一种方法，该方法在地震观察数据和地震波传播模拟的同化过程中颠倒了时间发展的方向，并在地震发生时对震中处的波场进行成像，以了解震中和断层机制的位置，并提高长期周期性地震运动的准确性。为了提高Epicenter成像的准确性，我们研究了使用最佳插值方法的数据同化技术的引入，并在地震发生时使用了P和S波场的反向传播波场在Epidenter处收敛的特征。此外，通过使用PS转换波和SP转换波的反向传播来开发一种技术来对地下材料边界进行成像，我们开发了一种技术来完善从观察数据中生成和传播长期地震运动所需的地下结构模型。此外，使用日本群岛和S-NET群岛的S-NET海底数据仪的数据中，在日本沟槽中安装了F-NET宽带观测数据，研究了在带有浅层震中的主要地震中，在带有浅层震中的P和S波之间的长期特征和发电需求研究了P和S波之间的时间约为5-30秒。我们进行了基础研究，旨在立即预测过去已经识别出的表面波产生的两次长周期地震，以及P波到达后早期观察到的长周期地震。使用实时的，连续观察数据的数据同化和预测的预先实验是使用东京大学与信息基础设施中心合作进行的，并利用高频计算，并通过可更新的数据来证明了地震以来发生的时间，并证明了地震发生以来的经过的时间。

项目成果

日本周辺で起きた陸域・海域の浅発地震に見られるPL波とその生成要件ーPL波を用いた津波の即時予測の可能性

日本各地浅层陆地和海洋地震中出现的 PL 波及其产生要求 - 利用 PL 波即时预测海啸的可能性

• 发表时间: 2021
• 作者: Aiko Miyamoto;Mitsuharu Matsumoto;大須賀啓士・古村孝志
• 通讯作者: 大須賀啓士・古村孝志

Data Assimilation‐Based Early Forecasting of Long‐Period Ground Motions for Large Earthquakes Along the Nankai Trough

基于资料同化的南海海槽大地震长周期地震动早期预报

• DOI: 10.1029/2019jb019047
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Solid Earth
• 作者: Oba Atsuki;Furumura Takashi;Maeda Takuto
• 通讯作者: Maeda Takuto

High-resolution source imaging based on time-reversal wave propagation simulations using assimilated dense seismic records

• DOI: 10.1093/gji/ggaa586
• 发表时间: 2021-01-14
• 期刊: GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL
• 影响因子: 2.8
• 作者: Furumura, Takashi;Maeda, Takuto
• 通讯作者: Maeda, Takuto

地震波逆伝播計算を用いた大地震の断層すべり即時推定の高解像度化

利用地震波反向传播计算提高大地震期间断层滑移实时估计的分辨率

• 发表时间: 2021
• 作者: Ibadurrahman;Kunihiro Hamada;Yujiro Wada;Jota Nanao;Daisuke Watanabe;and Takahiro Majima;柴田勇吾・古村孝志・前田拓人
• 通讯作者: 柴田勇吾・古村孝志・前田拓人

Passive-source reverse-time migrationに基づく海洋スPassive-source reverse-time migrationに基づく海洋スラブのイメージング数値実験,

基于被动源逆时偏移的海洋板片成像 基于被动源逆时偏移的海洋板片成像数值实验

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamasaki Haruhiko;Kishimoto Kohei;Shimada Takumi;Kuroki Tomoyuki;Kang Jinkyu;Kim Dongwook;Yagi Tadao;Okubo Masaaki;古村孝志
• 通讯作者: 古村孝志