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地下構造モニタリングを目指した、地震波による新たな時空間イメージング手法の開発

开发利用地震波进行地下结构监测的新型时空成像方法

基本信息

批准号：
22KJ2397
负责人：
椋本浩太
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

全波形インバージョン(以下FWI)は与えられた媒質上で観測された観測波形を説明することができるモデルを、波動シミュレーションを利用して推定する手法である。昨年度は弾性波の歪・回転成分をFWIの入力データに用いた際、歪・回転成分がその波長よりもかなり小さい媒質の微小な不均質構造に感度をもつことが原因となり、推定されるモデルの精度が著しく低下することを明らかにした。現在、地震学・物理探査学の分野では歪成分を観測するDistributed Acoustic Sensing(DAS)や、回転成分を計測する回転地震計が普及してきており、それらの観測データに対してFWIを適用して地下構造を推定する試みも徐々に行われてきている。しかし、昨年度明らかにした課題を解決するような手法はいまだ提案されていない。今年度は、昨年度明らかにした問題を解決し、DASや回転地震計にも適用可能な新しいFWIを開発することに成功した。均質化理論に基づいてFWIの解の精度が低下する原因についてさらに理論的推察を行い、マクロな弾性力学的パラメータと、地震計近傍の微小構造についての情報を持つミクロなパラメータを分けてインバージョンを行う手法を開発した。この手法は微小構造がインバージョンの精度に与える影響を緩和するだけでなく、従来のFWIでは推定することができなかった、波長よりもかなり小さい媒質の微小構造の情報を推定可能にする。さらに、本研究で開発したFWIは従来のFWIと同等の計算コストで行うことができる。また、開発した手法は統計的手法を用いてそのパフォーマンスを評価した。

The full waveform (FWI) is used to describe the measurement waveform on the medium. In the past year, the input force of FWI was reduced due to the deviation and return components of the negative wave, and the sensitivity of the small heterogeneous structure of the medium was reduced due to the reasons and estimates. Currently, Distributed Acoustic Sensing(DAS), which is the division of seismology and physical exploration, is becoming more and more popular. This is the first time I've ever been able to solve this problem. This year, the problems of the past few years have been solved, and the DAS has been successfully developed for the application of new technologies. Homogenization theory is based on the theory of FWI solution accuracy is low, the reason is that the theory of deduction is carried out, the theory of dynamic analysis is carried out, and the information of the micro-structure near the seismometer is carried out. This method mitigates the impact on the accuracy of tiny structures on the interface, makes it possible to infer information about tiny structures in small media at any wavelength, and makes it possible to infer information about tiny structures in small media. This study is based on FWI and FWI equivalence calculations. The method of development and statistics is used to evaluate the results.