Development of numerical simulation of ULF electromagnetic wave propagation in the lithosphere and its application to global electromagnetic environment problems

岩石圈超低频电磁波传播数值模拟进展及其在全球电磁环境问题中的应用

• 批准号: 20K04412
• 负责人: 安藤 芳晃
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-20K04412/
• 关键词: ULF帯電磁波; 地殻内伝搬; WLP-FDTD法; ULF電磁放射; 地震; ULF帯地殻内電磁波伝搬; 地震電磁気学; 地殻内電磁波伝搬; 数値シミュレーション

Douglas-Gunn(DG)アルゴリズムに基づくWeighted Laguerre Polynomial-Finite Difference Time Domain (WLP-FDTD)法の効率的解法について、3次元計算への適用を行った。数値計算結果の検証を行ったところ、WLP-FDTD法の展開項数を増やすと解が不安定になる現象が観測された。これについては2次元では見られなかったものであり、3次元のスキームにおいて原理的に生じるものか、重み付きラゲール関数の級数解の収束判定を調べているところである。同時に、WLP-FDTD法を用いた地殻変動に伴う電磁放射の検討を2次元解析で行っている。昨年度までは導電率分布としてAlekseevらが開発したグローバル導電率モデルを用いて行っていたが、水平方向の空間解像度が0.25°×0.25°であり、例えばグアム地震などに対して観測機を設置したグアム島を正確にモデル化できない。そこで、グローバル導電率モデルにGrayverが開発した海洋導電率モデル(0.1°×0.1°)を重畳させ、導電率の空間解像度を向上させたモデルを開発した。海洋導電率モデルは海洋部以外では導電率データのない不連続部が生じるが、それを多項式による補外によって補完した。開発したモデルを用いて全てのイベントで解析をし直し、波源電流強度の推定精度を向上させた。また伊豆諸島群発地震については、設置された観測器が選択的にULF電磁放射を観測したことを踏まえ、原因となる地震の特定を行って解析をし直した。地震の規模と推定電流強度の間に良い相関があることが分かった。

Douglas-Gunn(DG)ア ゴリズムに ゴリズムに basis づくWeighted Laguerre Polynomial-Finite Difference Time Domain The solution method for the <s:1> efficiency of the (WLP-FDTD) method に に て て て and the three-dimensional calculation へ <s:1> apply the を row った. Line card of the numerical calculation results の 検 を っ た と こ ろ, WLP - FDTD method の launched several を raised や す と solution が unrest に な る phenomenon が 観 measuring さ れ た. こ れ に つ い て は 2 dimensional で は see ら れ な か っ た も の で あ り, 3 dimensional の ス キ ー ム に お い て principle に born じ る も の か, heavy み pay き ラ ゲ ー ル masato の の series solution of 収 determine を adjustable beam べ て い る と こ ろ で あ る. を に, WLP - FDTD method with い た crust - move に with electromagnetic radiation の う beg を 検 line 2 dimensional analytic で っ て い る. Yesterday annual ま で は conductivity distribution と し て Alekseev ら が open 発 し た グ ロ ー バ ル conductivity モ デ ル を with い て line っ て い た が が 0.25 °, horizontal の space of the resolution by 0.25 ° で あ り, example え ば グ ア ム earthquake な ど に し seaborne て 観 measuring machine を set し た グ ア ム island を right に モ デ ル change で き な い. そ こ で, グ ロ ー バ ル conductivity モ デ ル に Grayver が open 発 し た Marine conductivity モ デ ル (0.1 ° x 0.1 °) を heavy 畳 さ せ, conductivity の spatial resolution を upward さ せ た モ デ ル を open 発 し た. Marine electrical conductivity モ デ ル は Marine department outside で は conductivity デ ー タ の な い not even born 続 department が じ る が, そ れ を polynomial に よ る fill out に よ っ て fill out し た. Open 発 し た モ デ ル を with い て full て の イ ベ ン ト で parsing を し straight し presumption, waves of current intensity の precision を upward さ せ た. ま た izu islands 発 earthquake に つ い て は, set さ れ た 観 sensor が sentaku に of ULF electromagnetic radiation を 観 measuring し た こ と を tread ま え, cause と な る seismic line の specific を っ て parsing を し straight し た. The に magnitude と of an earthquake is presumed to be closely related to the <s:1> current intensity <e:1>, and the がある とが とが is closely related to the った った.

项目成果

WLP-FDTD 法を用いた地殻変動に伴う ULF 帯電磁放射の波源電流強度推定の高精度化

利用WLP-FDTD方法提高地壳形变引起的ULF波段电磁辐射源电流强度估计精度

• 发表时间: 2022
• 作者: 木村亮太;安藤芳晃;服部克巳;早川正士
• 通讯作者: 早川正士

WLP-FDTD法を用いた地殻変動に伴うULF帯電磁放射の波源電流強度の推定

利用WLP-FDTD方法估算地壳形变引起的ULF波段电磁辐射源电流强度

• 发表时间: 2021
• 作者: 古田雅大;斎藤浩海;木村亮太，安藤芳晃
• 通讯作者: 木村亮太，安藤芳晃

Numerical estimation of source current intensity causing ULF emission associated with earthquakes and correlation with the earthquake magnitude

引起与地震相关的 ULF 发射的源电流强度的数值估计及其与地震震级的相关性

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryota Kimura;Yoshiaki Ando;Masashi Hayakawa;and Katsumi Hattori
• 通讯作者: and Katsumi Hattori

VLF帯大地-電離圏導波管伝搬の日変化パタンを用いた静穏時の電離圏下部電子密度の同定

利用 VLF 波段地球-电离层波导传播的日变化模式识别安静条件下电离层下部的电子密度

• 发表时间: 2023
• 作者: 入江俊行;安藤芳晃
• 通讯作者: 安藤芳晃

Numerical estimation of source current intensity causing ULF emissions associated with earthquakes by using WLP-FDTD method

利用 WLP-FDTD 方法对引起与地震相关的 ULF 发射的源电流强度进行数值估计

• DOI: 10.1541/jae.41.52
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Atmospheric Electricity
• 作者: Kimura Ryota;Ando Yoshiaki;Hattori Katsumi;Hayakawa Masashi
• 通讯作者: Hayakawa Masashi