地殻・マントル内短波長不均質構造と高周波地震動の伝播特性に関する研究

壳幔短波长非均质结构及高频地震传播特性研究

基本信息

批准号：
09J03509
负责人：
武村俊介
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、地震の被害に大きな影響を与える1Hz以上の高周波数地震動の伝播特性の解明とそれらを正しく再現できる広帯域地下構造モデルの構築を目指し、日本国内で発生した地震を用いた多面的な波形解析(3成分振幅比、最大振幅、Coda励起量など)と解析結果を定量的に再現できるような地震動シミュレーションを行う。これまでは、地殻・マントル中に含まれる小さなスケールの伝播速度のゆらぎ(以下、速度ゆらぎ)の地域性や深さ分布を推定するために、観測波形の解析と数値シミュレーションによるモデル構築を行ってきた。高周波数地震動の記録解析と数値シミュレーションの比較を通して、速度ゆらぎだけでなく複雑な表層地形を適切にモデル化することが必要不可欠であることが明らかとなった。そのため、今年度は複雑な表層地形を含んだ地震動シミュレーションを行い、それらの結果を定量的に評価することで、地形による散乱と伝播経路中の速度揺らぎによる散乱の効果の分離を試みた。その結果、これまでの速度ゆらぎによる地震波散乱の場合は伝播に伴いその効果が蓄積していったのに対して、地形による地震波散乱の効果は観測点近傍の表層地形の影響のみに依存しており、距離によって蓄積しないことが明らかとなった。また、自然地震の高周波数地震動のモデル化には速度ゆらぎのみを考慮していたが、表層地形の導入により直達波であれば数十%、Coda波であれば10倍以上、地震波散乱が強まることが明らかとなった。低周波数地震動のモデル化に用いられる大規模な層構造モデルに加えて、表層地形や本研究で推定された速度ゆらぎを加えた地下構造モデルを用いて、広帯域地震動シミュレーションを行った。得られたシミュレーション結果と観測記録の直接比較より、モデルや計算手法の精度検証を行った。その結果、地形と速度ゆらぎの導入により、従来は再現することが出来なかった3Hz程度までの高周波数地震動の特徴(波形の包絡線形状、最大振幅分布)を再現することに成功した。上記以外に、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震について、強震動と長周期地震動の生成について解析を行い、得られた知見をまとめた論文の発表に携わった。

这项研究旨在阐明1Hz或更高高频地震运动的传播特征，对地震损害产生重大影响，并建立一个可以正确复制它们的宽带地下结构模型，并使用多方面的波形分析（使用最大幅度，CODAKE，CODAKE，CODAKE，CODAKE，CODAKE，CODITAKE，CODITAKE，CODEAKE，CODEAKE，CODEAKE，CODEAKE），构成量的范围，）重现分析结果。到目前为止，我们已经使用数值模拟分析了观察到的波形和构建模型，以估计小规模传播速度波动的区域性和深度分布（以下称为速度波动）包含在地壳和地幔中。通过比较高频地震运动记录分析和数值模拟，已经表明，不仅正确对速度波动和复杂的表面形貌进行正确模拟至关重要。因此，今年我们进行了地震运动模拟，其中包括复杂的表面形象和这些结果的定量评估，以分离传播路径中的地形和速度波动引起的散射影响。结果，据揭示，尽管由于速度波动而引起的先前的地震波散射在传播时积累了，但由于地形而引起的地震波散射的影响仅取决于在观测点附近的表面地形的影响，并且由于距离而不会积聚。此外，尽管在自然地震中建模高频地震运动时，仅考虑了速度波动，但已经发现，表面地形的引入使直接波的地震波散射增加了数百分之一，而对于Coda波的10倍以上。除了用于模拟低频地震运动的大规模分层模型外，还使用包括表面地形和速度波动的地下结构模型进行了宽带地震运动模拟。通过将所获得的仿真结果与观察记录直接比较，对模型的准确性验证和计算方法进行了。结果，通过引入地形和速度波动，我们成功地重现了高达约3Hz的高频地震运动的特征（波形的信封形状，最大振幅分布），过去无法再现。除上述内容外，他还分析了2011年3月11日发生的Tohoku Pacific地震的强大和长期地震动作的产生，并参与了发表一篇总结所获得知识的论文。