数理的・計算科学的に適切な長時間プレート沈み込みシミュレーション手法の開発

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本研究の目的は、数百万年を超える地質学的時間スケールでのプレート沈み込み現象を数理科学・計算科学の知見を活かして適切に計算できる手法を構築するとともに、その結果を地球物理学的時間スケール(数百年以内の巨大地震の繰り返し発生等)の計算での初期条件・境界条件に取り入れることを可能にすることである。そして、このような数理的・計算科学的に適切な問題設定での解析・計算を積み重ねることで、巨大地震の発生やその準備過程等の地殻活動のモニタリングと予測を、ここまでは最低限の数理的・計算科学的根拠があると示した上で社会に情報提供できるようにすること、さらに、その基盤となる数理計算固体地球科学分野を確立することが、本研究の最終的に目指す目標である。本研究によってそのための端緒を開くことを目指す。本年度は、長時間沈み込み計算で、３次元構造を考慮する場合に必要になる、全球スケールでの粘弾性応答計算の手法についての検討を行った。これまでの全国一次地下構造モデルをベースとした超大規模有限要素モデルでは、全球スケールでの長時間の沈み込み計算は、「富岳」等のスパコンを用いても現実的ではない。そこで、全球スケールを対象としたモデル計算を行なっているスペクトル要素法を用いた粘弾性応答計算を行なっている研究グループの協力を得ることとした。第一段階として、西南日本を対象とした全国一次地下構造モデルをベースに、超大規模モデルに比べて簡略化した3次元不均質粘弾性モデルを構築し、粘弾性応答のテスト計算を実施した。