Development of point process models and prediction methods for non-stationary seismic activity

Nomura et al. (2017, Geophysical Journal International)にて開発した小～中規模の繰り返し地震活動に基づいてプレート間準静的滑り速度をB-スプライン関数で推定する非定常更新過程モデルの改良を行った．改良モデルでは，滑り速度の代わりに相対的な応力蓄積率の時空間変化を時間域の自然3次スプライン関数と空間域の薄板スプライン関数とのテンソル積で表現した上でベイズ事後確率最大化により推定している．さらに，正規近似した事後分布からの各サンプルについてスプライン関数を将来に渡って補外して応力蓄積率の将来推移を短期的に予測することで，繰り返し地震の将来発生時期に対するベイズ予測分布を算出し，そこから将来の一定期間における地震発生確率を評価することができる．提案手法を東北地方太平洋沖のプレート境界付近に点在する小～中規模の繰り返し地震群の2014～2020年の発生データへと適用し，2020年中の四半期毎の繰り返し地震発生確率を評価した上で発生実績との比較検証を行った結果，ポアソン過程に比べて十分に高い予測性能が示された．一方，繰り返し地震発生確率の値が四半期毎に安定せずに大きくばらついてしまう課題も残った．また，野村・田中(2020)にて開発した大地震による余震誘発効果を考慮した中規模繰り返し地震予測の非定常更新過程モデルについて，東北地方太平洋沖のプレート境界付近に分布するマグニチュード5前後の6つの中規模繰り返し地震系列へと適用し，2023年1月1日からの1年間および3年間における系列ごとの地震発生確率を評価した．

Nomura et al. (2017, Geophysical Journal International)にて開発した小～中規模の繰り返し地震活動に基づいてプレート間準静的滑り速度をB-スプライン関数で推定する非定常更新過程モデルの改良を行った．改良モデルでは，滑り速度の代わりに相対的な応力蓄積率の時空間変化を時間域の自然3次スプライン関数と空間域の薄板スプライン関数とのテンソル積で表現した上でベイズ事後確率最大化により推定している．さらに，正規近似した事後分布からの各サンプルについてスプライン関数を将来に渡って補外して応力蓄積率の将来推移を短期的に予測することで，繰り返し地震の将来発生時期に対するベイズ予測分布を算出し，そこから将来の一定期間における地震発生確率を評価することができる．提案手法を東北地方太平洋沖のプレート境界付近に点在する小～中規模の繰り返し地震群の2014～2020年の発生データへと適用し，2020年中の四半期毎の繰り返し地震発生確率を評価した上で発生実績との比較検証を行った結果，ポアソン過程に比べて十分に高い予測性能が示された．一方，繰り返し地震発生確率の値が四半期毎に安定せずに大きくばらついてしまう課題も残った．また，野村・田中(2020)にて開発した大地震による余震誘発効果を考慮した中規模繰り返し地震予測の非定常更新過程モデルについて，東北地方太平洋沖のプレート境界付近に分布するマグニチュード5前後の6つの中規模繰り返し地震系列へと適用し，2023年1月1日からの1年間および3年間における系列ごとの地震発生確率を評価した．