粒子法に基づく多変量ガウス過程エミュレータを用いた津波予測とリスク評価

基于粒子法的多元高斯过程模拟器的海啸预测和风险评估

基本信息

批准号：
21J12302
负责人：
水野芳規
金额：
$ 0.96万
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：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の成果は、主に学術論文及び学会発表の形で公開した。本学術論文の題名は、『Statistical analysis of three-dimensional run-up heights using Gaussian process emulator of particle method』である。また、本学会発表の題名は、『粒子法に基づく多変量ガウス過程エミュレータによる自由表面流れ解析の高精度化』である。あわせて、本研究の成果は博士論文の一部としても公開する。本研究では、従来の粒子法シミュレータでは多数の初期条件に基づき解析を繰り返すことが計算コストの観点から容易でないことに着目し、粒子法シミュレータの確率モデルに該当する粒子法エミュレータを構築することで、そのような解析が高速に行えることを示した。本研究では地震に起因する津波遡上の応用を検討し、震源地の水位変化によって陸地に遡上した波高がどの程度まで変化するのかを予測した。また、陸地には複数の構造物を配置し、その位置関係が波高にどのような変化をもたらすのかを分析した。さらに、本研究が実際の津波遡上解析に応用される場合を想定し、陸地のある地点において、どの程度の高さまで避難すれば安全なのかを定量的に示した。300通りの震源地における水位変化に対して、本研究で開発した粒子法エミュレータでは約1.2秒で遡上した波高が解析できることを示した。従来の粒子法シミュレータでは同様の解析に最低でも13時間を費やしたので、計算コスト削減の観点から本研究の有効性を示せた。ただし、本研究では実際の津波遡上の規模で解析を実施しておらず、それに準ずる小規模な問題で解析するにとどまったため、本研究における今後の課題は実際の規模においても粒子法エミュレータの有効性を示すことである。

这项研究的结果主要以学术论文和演讲的形式发表。该学术论文的标题是“使用粒子方法的高斯工艺模拟器对三维升级高度的统计分析”。这次会议介绍的标题是“使用基于粒子方法的多元高斯过程模拟器提高自由表面流量分析的精度”。此外，这项研究的结果将作为博士学位论文的一部分发表。在这项研究中，我们关注以下事实：从计算成本的角度来看，基于大量初始条件重复基于大量初始条件的分析并不容易，并且表明可以通过构建与粒子方法模拟器的概率模型相对应的粒子方法模拟器来高速进行此类分析。这项研究检查了由于地震引起的海啸的应用，并预测了由于震中的水位变化而导致着陆的波高上升的程度将发生变化。此外，将多个结构放在陆地上，并分析其位置关系将如何导致波高变化。此外，假设这项研究应用于实际的海啸上游分析，我们定量地显示了在某个土地区域撤离的高度。已经表明，本研究中开发的粒子方法模拟器可以分析在Epicenter位点300种不同水位变化的波动高度向上传播的波高。常规的粒子方法模拟器在相似的分析上至少花费了13个小时，这表明从降低计算成本的角度来看，这项研究的有效性。但是，这项研究没有对海啸量的实际规模进行分析，而仅在类似于该问题的小规模问题上进行了分析，因此，这项研究的未来挑战是证明即使在实际量表下，粒子方法模拟器的有效性也是如此。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Statistical analysis of three-dimensional run-up heights using Gaussian process emulator of particle method

利用粒子法高斯过程模拟器进行三维助跑高度统计分析

DOI：
10.1007/s40571-021-00426-w
发表时间：
2021
期刊：
Computational Particle Mechanics
影响因子：
3.3
作者：
Mizuno Yoshiki;Shibata Kazuya;Koshizuka Seiichi
通讯作者：
Koshizuka Seiichi

粒子法に基づく多変量ガウス過程エミュレータによる自由表面流れ解析の高精度化

使用基于粒子法的多元高斯过程模拟器提高自由表面流分析的精度

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Antonin Cheymol;Rebecca Fribourg;Nami Ogawa;Anatole Lecuyer;Yutaro Hirao;Takuji Narumi;Ferran Argelaguet;Jean-Marie Normand;水野芳規，越塚誠一
通讯作者：
水野芳規，越塚誠一