ベイズ推定に基づく断層物理モデリングの新手法の確立、実地震の破壊停止の力学の解明

建立基于贝叶斯估计的断层物理建模新方法并阐明真实地震中破裂停止的动力学

基本信息

批准号：
22KJ1658
负责人：
佐藤大祐
金额：
$ 1.16万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (2023)Kyoto University (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1658/
关键词：
断層摩擦震源インバージョンベイズ推定

项目摘要

本研究は、断層の摩擦応力状態とその合理的空間解像度の同時推定を狙うものである。断層滑りの推定で発展してきたベイズ逆解析手法を断層運動の物理シミュレーションに組み合わせることで、断層面の摩擦状態のみならずデータから推定可能な摩擦状態の解像限界を同時推定することが、本研究の主眼だった。モデルパラメターの解像度を決める超パラメターの推定において事前情報への過剰適合が容易に生じうることを明らかにした研究が、今年度改訂ののち受理された(Sato, Fukahata, & Nozue, 2022)。上記研究成果は主にガウス分布型の尤度と事前分布を用いる(しばしば線形逆問題と呼ばれる)ベイズ推定を対象にした問題提起だったが、同様の困難が非線形逆問題でも生じることを今年度の研究で明らかにした。さらに、この困難を回避するため、特にモンテカルロ計算について新しい計算アルゴリズムも提案している。これらの内容は今年度の地震学会で発表しており、人工測地データを用いた滑りインバージョンで手法の有効性を定量化できた(佐藤及び深畑, 2022）。現在、同研究について投稿論文を準備している。一方、手法開発に大きく時間が割かれ、今年度実施を目指した実データへの適用には至らなかった。来年度の研究で実データへの適用を目指す。本研究課題の成果について、統計数理研究所リスク解析戦略研究センターからセミナー依頼を受けて講演を行った。この他、昨年度受理された海外研究者との共著論文について学会発表を行い、また、能登の群発地震活動に関する観測機器設置に参加した。

本研究旨在同时估计断层的摩擦应力状态及其合理的空间分辨率。通过将用于估计断层滑动的贝叶斯逆分析方法与断层运动的物理模拟相结合，不仅可以同时估计断层表面的摩擦状态，还可以估计断层表面摩擦状态的分辨率极限。可以从数据中估算出来。一项研究表明，在确定模型参数分辨率的超参数估计中很容易发生对先验信息的过度拟合，该研究在今年修订后被接受（Sato，Fukahata，＆Nozue，2022）。上述研究成果主要集中在使用高斯分布似然和先验分布的贝叶斯推理（通常称为线性逆问题），但今年我们在一项研究中揭示了类似的困难也出现在非线性逆问题中。此外，为了避免这个困难，我们还提出了一种新的计算算法，特别是蒙特卡罗计算。这些内容在今年的日本地震学会会议上提出，并通过使用人工大地测量数据的滑移反演来量化该方法的有效性（Sato和Fukahata，2022）。我们目前正在准备提交有关这项研究的论文。另一方面，我们花费了大量的时间来开发该方法，并且无法将其应用于实际数据，而我们今年的目标是做到这一点。我们的目标是在明年的研究中将其应用到实际数据中。我应统计数学研究所风险分析策略研究中心的要求，对这个研究项目的成果进行了讲座。此外，我们还对去年接收的与海外研究人员合着的论文进行了学术会议报告，还参与了能登地震群活动相关观测设备的安装。