Friday Seminar (9 December 2022) Yehuda Ben-Zion (USC)

Title: Seismic radiation from regions sustaining brittle rock damage

Abstract:

Analytical results indicate that dynamic changes of elastic moduli in source volumes produce “damage-related-radiation” associated with tensorial products of the changes of elastic moduli and the elastic strain components at the source. Decreasing elastic moduli (as produced by brittle deformation of low-porosity rocks and explosions) increase the radiation to the surrounding medium, while increasing moduli (which may be produced during the formation of compaction bands in porous rocks) decrease the radiation to the bulk. A tensorial decomposition analysis indicates that the damage-related-radiation has a large isotropic component. While the total radiation may still be dominated by shear, the dynamic dilation associated with the isotropic radiation can significantly reduce the heat generation near the rupture front and produce a pulse-type rupture and rock fragmentation. Numerical simulations confirm these expectations. The damage-related-radiation involves small length scales (proportional to the rupture width) and is therefore difficult to observe in the far field. However, analyses of earthquake waveforms using seismic data recorded close to earthquake ruptures reveal elevated P-wave radiation and appreciable explosive isotropic source terms (e.g., 5-15% of the total event potencies). Geological studies of deeply exhumed faults in dry granulite rocks show evidence of pulverization and delayed heating in earthquake rupture zones consistent with strong dynamic dilation at the rupture fronts. The high potential importance of damage-related-radiation to the local physics of earthquake ruptures motivates additional theoretical, experimental, and observational research.

 

第1020回地震研究所談話会開催のお知らせ

下記のとおり地震研究所談話会を開催いたします。

ご登録いただいたアドレスへ、開催当日午前中にURL・PWDをお送りいたします。
なお、お知らせするzoomURLの二次配布はご遠慮ください。また、著作権の問題が
ありますので、配信される映像・音声の録画、録音を固く禁じます。

    日  時: 令和4年12月9日(金) 午後1時30分~ 
    開催方法: インターネット WEB会議

  1. 13:30-13:45
    演題:北海道北部の褶曲・衝上断層帯の構造・テクトニクスと地震活動
    著者:○石山達也、松原 誠(防災科学技術研究所)
    要旨:変動地形および地質・反射法の構造解析、地震波トモグラフィ等に基づき、北海道北部に発達する褶曲・衝上断層帯のテクトニクス・構造・地震活動の特徴について議論する。
  2. 13:45-14:00
    演題:箱根火山深部で発生した調和型微動とその物理モデル
    著者:○行竹洋平・尾崎智紀・市原美恵
  3. 14:00-14:15
    演題:細く貫入しやすい温度プローブの開発と琵琶湖湖底での熱流量測定への応用【所長裁量経費成果報告】
    著者:○山野 誠、後藤秀作(産業技術総合研究所)、濱元栄起(埼玉県環境科学国際センター)
    要旨:海底熱流量測定の精度・能率の向上を目指す、細くセンサー数が多い温度プローブの開発状況と、琵琶湖湖底での湧水活動調査に使用した結果を報告する。

○発表者

※時間は質問時間を含みます。
※既に継続参加をお申し出いただいてる方は、当日zoomURLを自動送信いたします。
※談話会のお知らせが不要な方は下記までご連絡ください。

〒113-0032 東京都文京区弥生1-1-1 
東京大学地震研究所 共同利用担当
E-mail:k-kyodoriyo(at)eri.u-tokyo.ac.jp

※次回の談話会は令和5年1月20日(金) 午後1時30分~です。

Friday Seminar (2 December 2022) Martha Savage (Victoria Univ. Wellington)

Title: What Causes Seismic Anisotropy at Volcanoes and Geothermal Areas, and can it be used for Monitoring?

 

Abstract:

Seismic anisotropy may reveal the state of stress in the crust, and its temporal changes have been attributed to deformation, seismicity, magmatic activity and geothermal extraction.  We review crustal anisotropy in volcanic and geothermal regions from articles published through the end of 2019.  We provide a database of anisotropy measurements to test hypotheses about the origin of anisotropy and about its utility for monitoring magmatic unrest or geothermal production. The majority of the articles (~100) examined shear-wave splitting, and were about evenly divided between causes related entirely to regional stress, local stress or structure. Delay times (a measure of anisotropy strength) increased with period and with depth in the two sets, but with much scatter.

Time variations in shear wave splitting were examined in 29 studies, but few of these presented statistical tests.  Changes were reported in delay times and fast azimuths, and were mostly reported to vary with the occurrence of eruptions or intrusions, seismicity or tremor rate changes, or deformation changes such as GNSS, tilt or strain measurements There is a clear need for studies that examine statistical relationships between anisotropy and other parameters to test monitoring capabilities.

Friday Seminar (25 November 2022) Ruben Boroschek (Univ. Chile)

Title:

The use of Computer Vision for Structural Health Monitoring Applications in Hight Seismic Countries

 

Abstract:

Structural Health Monitoring (SHM) is a process were by continuous monitoring and analysis of its response data it is possible to automatically detect initial damage, identify modal properties or characterize the general behavior of a system. The applications of SHM in a high seismic environment have been successful but challenging. I will present the results of three office buildings, two adobe churches and one wharf structure. In one of the building, damages were clearly identify producing significant changes during and after a severe earthquake, the effect on modal properties as a functions of response amplitude are shown to vary nonlinearly even without the presence of damage. In the wharf structure the effect of the environment is particularly strong due to variations of sea level (tide) and loading, a simple but successful scheme was used, given the operators practical tools for action. One of the main limitations of SHM is the cost of instrumentations and its maintenance.  An option is to complement the standard sensors with massive use of relative low-cost web camaras. The use of videos for motion tracking vibrations is possible. Examples will be presented for laboratory and real structures.

超大規模地殻変動解析に関する研究がGordon Bell Prize finalistに選出

市村強教授,藤田航平准教授,日下部亮太さん(博士課程3年),村上颯太さん(博士課程2年),堀宗朗名誉教授,ラリス准教授らの研究がGordon Bell Prize Finalistに選出されました.


論文タイトル:Extreme Scale Earthquake Simulation with Uncertainty Quantification

著者:Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Ryota Kusakabe, Kentaro Koyama, Sota Murakami, Yuma Kikuchi, Takane Hori, Muneo Hori, Hikaru Inoue, Takafumi Nose, Takahiro Kawashima, Lalith Maddegedara


研究概要:

 地球内部の現象の理解や地震・津波・火山等の災害想定を行う上で,地殻変動の数値シミュレーションは重要な役割を果たします.地震研究所では,このような数値シミュレーションの高度化を図るべく研究開発を行ってきています.

 地球内部構造推定が活発に行われていますが,現状ではその推定には限界があり,推定された構造には曖昧さが含まれています.今回開発した手法は,この曖昧さを考慮しつつ超高詳細な地殻構造を用いた地殻変動の数値シミュレーションを可能とする確率有限要素法に関するものです.確率空間と物理空間を同時に離散化し,富岳全システムを用いて世界最大の32兆自由度の地殻変動の数値シミュレーションを可能としました.本研究開発手法は,富岳だけでなく小規模計算機環境でも効率的に曖昧さを考慮した解析が可能なことから,地殻変動シミュレーションを活用する研究への寄与が期待されます.また,今回の開発手法を踏まえ,曖昧さを考慮可能なさらに複雑な地殻変動の数値シミュレーションへの展開が望まれます.

Gordon Bell Prizeは高性能計算を用いたアプリケーションの性能及びその成果についてACM (Association for Computing Machinery)から授与される賞であり,高性能計算分野において最も栄えある国際的な賞の一つとされています.米国・ダラスにおいて2022年11月13日より開催される高性能計算に関する国際会議であるInternational Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis(SC22)において最終発表が行われます.なお,地震研究所の地震シミュレーションの研究は,2014,2015,2018年にもGordon Bell Prize finalistに選ばれており,これらの成果は,国際的・分野横断的な研究開発が継続して行われていることの現れの一つと考えられます.

参考:Gordon Bell Prize(Wikipedia)

佐竹 健治 教授・所長 2022年濱口梧陵国際賞 受賞

佐竹 健治 教授 が、2022年濱口梧陵国際賞(国土交通大臣賞)を受賞しました。

国土交通省ホームページ:https://www.mlit.go.jp/report/press/port07_hh_000183.html
            https://www.mlit.go.jp/page/kanbo01_hy_008734.html

濱口梧陵国際賞は、我が国の津波防災の日である 11 月 5 日が、2015 年の国連総会において世界津波の日」として制定されたことを受け、沿岸防災技術に係る国内外で啓発及び普及促進を図るべく、国際津波・沿岸防災技術啓発事業組織委員会によって 2016 年に創設された国際的な賞です。( 国土交通省HPより引用)

大規模データ同化に基づく摩擦特性空間分布不確実性の高解像評価

伊藤伸一1,2、加納将行3、長尾大道1,2
1東京大学地震研究所、2東京大学大学院情報理工学系研究科、3東北大学大学院理学研究科
Shin-ichi Ito, Masayuki Kano, Hiromichi Nagao, Adjoint-based uncertainty quantification for inhomogeneous friction on a slow-slipping fault, Geophysical Journal International, Volume 232, Issue 1, January 2023, Pages 671–683, https://doi.org/10.1093/gji/ggac354

 地震は断層がすべることで発生しますが、その運動形態は断層面内に発生する摩擦力の空間分布に依存します。摩擦力の空間分布の詳細を調べることは複雑な断層運動の物理的理解に大きく役立ちます。地下深くの断層を直接見て調べることは困難なので、取得可能な限られた観測データを使って、「現実に観測されている運動が実現されるには摩擦力の空間分布はどうあるべきか」を推定し、さらに、その不確実性の空間分布を評価することで、「主要な運動に寄与している場所はどこか」を推定する必要があります。これらを達成するために地震のシミュレーションモデルとベイズ統計学を合わせたデータ同化などの手法が近年利用されつつありますが、地震のモデルは一般に規模が大きく、既存のデータ同化法では「次元の呪い」により計算が大規模化し推定が困難になるという問題がありました。この計算量的な困難さは推定したい空間分布の解像度を制限してしまうので、本来あるべき空間分布の詳細な構造およびその不確実性の評価を達成するための新しい手法の開発が求められています。本研究では、近年提案された数値解析の知見に基づいた新しいデータ同化手法[Ito, Matsuda, and Miyatake, BIT Numer. Math., 2021]を豊後水道沖のスロースリップ発生帯を模擬した地震モデル[Hirahara and Nishikiori, GJI, 2019]へ適用し、摩擦力空間分布の不確実性を高解像・高精度に評価する手法を開発しました[図1]。これにより、解像度を制限することなく不確実性の詳細な構造を現実的な計算量で評価できるようになりました。本研究成果は、地震運動の物理的理解への一助となるだけでなく、推定される詳細な不確実性の構造と運動の比較に基づいた効率的なデータ取得の指針へのフィードバックなど、実用的な問題への貢献も期待されます。

図1:(上)本研究で用いた豊後水道スロースリップ発生域を模擬した地震モデル。(下)本提案手法で推定された摩擦力パラメータ不確実性の空間分布。既往研究に比べて高解像な不確実性評価が可能となっている。

第1019回地震研究所談話会開催のお知らせ

下記のとおり地震研究所談話会を開催いたします。

ご登録いただいたアドレスへ、開催当日午前中にURL・PWDをお送りいたします。
なお、お知らせするzoomURLの二次配布はご遠慮ください。また、著作権の問題が
ありますので、配信される映像・音声の録画、録音を固く禁じます。

    日  時: 令和4年11月18日(金) 午後1時30分~ 
    開催方法: インターネット WEB会議

  1. 13:30-13:45
    演題:NZヒクランギ沈み込み帯における沈み込みシステム解明のための国際共同研究プロジェクト部【所長裁量経費成果報告】
    著者:○望月公廣・篠原雅尚・山田知朗・悪原 岳・畑 真紀・臼井嘉哉・上嶋 誠・馬場聖至・市原美恵、大橋正俊(九州大学)
    要旨:ヒクランギ沈み込み帯における我々の海底地震観測網で観測された微動活動の分布は、プレート間カップリングの分布とよい一致を示した。
  2. 13:45-14:00
    演題:アジョイント法を用いた豊後SSEの断層摩擦特性・すべり推定の数値実験
    著者:○大谷真紀子・亀 伸樹、加納将之(東北大学)
  3. 14:00-14:15
    演題:「古地震記録」の情報利活用向上
    著者:○鶴岡 弘・古地震・古津波記録委員会

○発表者
※時間は質問時間を含みます。
※既に継続参加をお申し出いただいてる方は、当日zoomURLを自動送信いたします。
※談話会のお知らせが不要な方は下記までご連絡ください。

〒113-0032 東京都文京区弥生1-1-1 
東京大学地震研究所 共同利用担当
E-mail:k-kyodoriyo(at)eri.u-tokyo.ac.jp

※次回の談話会は令和4年12月9日(金) 午後1時30分~です。