Reproducing dynamic earthquake rupture processes by large scale simulations

合成開口レーダーや稠密地震計観測網の整備など近年の観測技術の発達により高分解能で地震時地殻変動や断層の三次元形状を観測的に捉えることが可能となってきている．このような高分解能データと比較可能な現実的シミュレーションを実現するため， 本研究では，高効率な数値解析手法の開発と，系統的な観測との比較によるモデルの実証的研究を行っている．境界積分方程式法を用いた完全動的破壊シミュレーションの高効率手法の開発として，これまで開発を進めているFDP=格子階層行列法について，波動伝播の走時の近似精度を3次元問題に対して詳細に調べ，震源-観測点間距離の階層近似に対して良い収束性が得られることを確認した．さらに，FDP法に用いるI領域での畳み込み演算についてタイムステップMに対して従来のO(M)からO(1)へと縮減できる新たなアルゴリズムを構築した．従来のCPU演算のためのコードを，GPUとベクトル加速機上でも使用可能となるようにコードを改造した．3次元断層形状モデルの構築法に関して，平均滑り速度を用いた新たな断層傾斜角の推定手法を開発した．可観測な広域応力場に対して可観測な断層滑り速度ベクトルが断層傾斜角の関数となることを利用して，逆問題として定式化したものである．本手法を中国四川地域に存在するWenchuan－Maoxien断層帯に適用して断層形状モデルを構築した．さらに，動的破壊シミュレーションを複数の条件設定において実行することで，本断層帯でのシナリオ地震を作成するとともに，地域での地震動の分布を評価した．本成果は，国際誌に投稿中である．2016年熊本地震の3次元断層形状を詳細化して，合成開口レーダー観測で推定されている多数の分岐断層を考慮するモデル化を行った．動的破壊シミュレーションを実施し，合成開口レーダーの詳細観測と整合的な分岐断層の滑り方向の分布が得られることを確認した．

合成開口レーダーや稠密地震計観測網の整備など近年の観測技術の発達により高分解能で地震時地殻変動や断層の三次元形状を観測的に捉えることが可能となってきている．このような高分解能データと比較可能な現実的シミュレーションを実現するため， 本研究では，高効率な数値解析手法の開発と，系統的な観測との比較によるモデルの実証的研究を行っている．境界積分方程式法を用いた完全動的破壊シミュレーションの高効率手法の開発として，これまで開発を進めているFDP=格子階層行列法について，波動伝播の走時の近似精度を3次元問題に対して詳細に調べ，震源-観測点間距離の階層近似に対して良い収束性が得られることを確認した．さらに，FDP法に用いるI領域での畳み込み演算についてタイムステップMに対して従来のO(M)からO(1)へと縮減できる新たなアルゴリズムを構築した．従来のCPU演算のためのコードを，GPUとベクトル加速機上でも使用可能となるようにコードを改造した．3次元断層形状モデルの構築法に関して，平均滑り速度を用いた新たな断層傾斜角の推定手法を開発した．可観測な広域応力場に対して可観測な断層滑り速度ベクトルが断層傾斜角の関数となることを利用して，逆問題として定式化したものである．本手法を中国四川地域に存在するWenchuan－Maoxien断層帯に適用して断層形状モデルを構築した．さらに，動的破壊シミュレーションを複数の条件設定において実行することで，本断層帯でのシナリオ地震を作成するとともに，地域での地震動の分布を評価した．本成果は，国際誌に投稿中である．2016年熊本地震の3次元断層形状を詳細化して，合成開口レーダー観測で推定されている多数の分岐断層を考慮するモデル化を行った．動的破壊シミュレーションを実施し，合成開口レーダーの詳細観測と整合的な分岐断層の滑り方向の分布が得られることを確認した．