地震計記録と極値統計学に基づく確率論的地震動予測法の開発と性能検証

基于地震仪记录和极值统计的概率地震运动预测方法的开发和性能验证

• 批准号: 21K03686
• 负责人: 澤崎 郁
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03686/
• 关键词: 極値統計解析; 連続地震波形記録; 最大振幅; 超過確率; マルコフ連鎖モンテカルロ法; 区間最大振幅; Hi-net; MeSO-net; 地震活動; Frechet分布

昨年度構築した極値統計解析のアルゴリズムにおいては、パラメータ推定値の分布関数として正規分布を仮定していた。しかしその仮定は厳密には成り立たないため、本年度は、パラメータの分布関数をマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法に基づき直接推定し、その各々の推定値から最大振幅の超過確率予測を行うアルゴリズムを開発した。また、任意の値以上の最大振幅が任意の回数以上発生する確率の計算もアルゴリズムに組み込んだ。このアルゴリズムを、200点余りのMeSO-net観測点において、10年以上の期間に記録された区間最大振幅に対し適用した。その結果、30年以内に1000Gal以上の揺れを観測する確率は、99%以上の点から0.01%以下の点まで、観測点によりかなりばらついた。観測点ごとのサイト特性や地震活動の地域性を考慮しても、このばらつきは地震学的に不自然である。大きなばらつきの原因としては、2011年東北地方太平洋沖地震後の活発な地震活動や設置点周囲のノイズ環境の変化などにより、区間最大振幅がしたがう分布の定常性が保証できないことや、MCMC法のアルゴリズムの不備により、局所解周辺を探索している可能性があることなどが挙げられる。使用するデータセットの厳選と局所解に陥らないようなアルゴリズムの改良が今後必要である。

去年构建的极端统计分析的算法假定正态分布是参数估计值的分布函数。但是，该假设并不完全存在，因此今年我们开发了一种算法，该算法基于马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法直接估算参数的分布函数，并预测了从每个估计值中超过最大幅度的概率。此外，将任意值的最大幅度或更高的最大幅度比任意数字或更多数字的概率合并到算法中。该算法应用于在10年内记录的最大间隔振幅，在中期观测点超过200点时。结果，在30年内观察1000 GAL或以上的震动的可能性与99％或更高至0.01％或以下的点显着不同。即使考虑到每个观测点的位点特征和地震活性的区域特征，这种变异在地震上也是不自然的。较大变化的原因包括以下事实：由于2011年Toohoku Pacific Eastquake之后的主动地震活动，无法保证分布的固定稳定性以及安装点周围噪声环境的变化，并且MCMC方法算法的稳定性可能会导致搜索本地解决方案周围区域的搜索。将来需要进一步的进步来选择使用的数据集并改进算法，以免它们属于本地解决方案。

项目成果

極値統計理論に基づく余震による最大振幅の早期予測手法の開発

基于极值统计理论的余震最大幅度早期预测方法研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Matsunaga;Y.;W. Kanda;S. Takakura;T. Koyama;T. Nishizawa;角亮佑，ウティン，王道洪，高木伸之;澤崎郁
• 通讯作者: 澤崎郁

連続地震計記録の極値統計解析に基づく大地震後の平常時に対する揺れやすさの予測

基于连续地震仪记录极值统计分析，预测大震后相对于正常情况的震动敏感性

• 发表时间: 2021
• 作者: Matsunaga;Y.;W. Kanda;S. Takakura;T. Koyama;T. Nishizawa;角亮佑，ウティン，王道洪，高木伸之;澤崎郁;澤崎郁
• 通讯作者: 澤崎郁