データ同化を用いた巨大地震後の余効すべりと粘弾性変形の同時推定

利用数据同化同时估计大地震后的后效滑移和粘弹性变形

• 批准号: 20K14574
• 负责人: 大谷 真紀子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University (2022)The University of Tokyo (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14574/
• 关键词: データ同化; 断層すべり; アジョイント法; EnKF; 余効変動; 粘弾性変形; 余効すべり; 地殻変動; 粘弾性

本研究では、巨大地震発生後に観測される余効変動データから、断層面上で起こる余効すべりと地下深部の粘弾性領域で起こる粘弾性変動の両者を切り分け、変動の推移及び物性パラメタを推定することを目的とした手法開発を行う。推定手法にはデータと数値モデルの統合を行うデータ同化手法を用いる。データ同化手法には大きく分けて、逐次データ同化と変分法の二つの手法が存在する。断層すべりのような非線形モデルに用いられる逐次データ同化手法としてEnKFが挙げられるが、これは四次元変分法に比べて導入が容易であるため、本研究ではこれまでに巨大地震の発生による応力擾乱によって駆動される地下の粘弾性変形問題において逐次データ同化手法であるEnKFの適用可能性を調べ、その有効性を数値実験で確認した。一方、四次元変分法であるアジョイント法にはEnKFよりも少ない計算量で行えるなどの利点がある。非線形モデルにおいては、これらEnKF, アジョイント法と用いる手法が違えば、推定のされ方や推定結果も異なってくる。そこで、これら手法による推定結果の違いを調べるために、昨年度は断層すべり問題として既にEnKFを適用した先行研究が存在する、繰り返すゆっくりすべり(SSE)問題に対してアジョイント法の適用を行い、数値実験を実施した。一周期分のSSE地殻変動データに対して、断層の初期摩擦強度分布を更新しながらアジョイント法による摩擦パラメタ推定を繰り返し行う二段階反復法を新たに考案し、断層強度分布及びパラメタを推定することに成功した。昨年度は周期的SSE１周期分の人工データを用いた結果を示したが、本年度SSE半周期分のデータを用いた際にも推定が上手くいくことを示した。また次のSSEの予測性を数値実験によって調べたところ、本手法がSSEの繰り返し間隔を良く推定し、次のSSE発生時期の予測性能はEnKFを上回ることが分かった。

在这项研究中，我们将开发一种旨在分开断层平面上发生的单据的方法，以及粘弹性区域中发生的粘弹性变化与大规模地震后观察到的无效波动的数据，并估计波动和物理特性的变化。估计方法使用一种集成数据和数值模型的数据同化方法。有两种广泛的数据同化方法：顺序数据同化和变异方法。 ENKF是一种在非线性模型（例如故障滑倒）中使用的顺序数据同化方法，但是由于该方法比在四维变异方法中更容易引入，因此本研究研究了ENKF的适用性，ENKF的适用性，在本研究的情况下，在本研究中，通过地下粘弹性变形驱动的效果和范围的范围驱动了远程启用，这是一种顺序数据同化方法，并研究了一代人的侵略性。实验。另一方面，A Khoint方法是一种四维变异方法，具有能够以比ENKF更少的精力执行计算的优点。在非线性模型中，使用的方法不同于ENKF，A KINT方法，估计结果将有所不同。因此，为了使用这些方法研究估计结果的差异，去年我们将A KINT方法应用于重复的慢速滑移（SSE）问题，在此之前，先前有一些研究已经将ENKF应用于断层滑移问题，并进行了数值实验。对于一个SSE地壳变形数据的一个周期，设计了一种新的两阶段迭代方法，使用A县方法反复估计摩擦参数，同时更新故障的初始摩擦强度分布，并能够成功估算故障强度分布和参数。去年，我们在一个时期的SSE期间使用人工数据展示了结果，但它表明，今年使用Half-Cycle SSE的数据时，估计也是成功的。此外，当我们使用数值实验研究了下一个SSE的可预测性时，发现该方法很好地估计了SSE的重复间隔，并且下一个SSE出现时间的预测性能超过了ENKF。

项目成果

巨大地震発生機構の理解と予測可能性に関する地震発生サイクルシミュレーション

地震发生周期模拟，用于了解和预测特大地震发生机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Baba;S.;Obara;K.;Takemura;S.;Takeo;A.;& Abers;G. A.;三好雅也・新宮竜太朗;大谷真紀子
• 通讯作者: 大谷真紀子

豊後SSEの断層摩擦特性・すべり推定の4DVAR数値実験

用于估算Bungo SSE断层摩擦特性和滑移的4DVAR数值实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Escobar Ma. Teresa;Takahata Naoto;Obata Hajime;Sano Yuji;大谷真紀子・亀伸樹・加納将行
• 通讯作者: 大谷真紀子・亀伸樹・加納将行