地震波エンベロープ及びその偏微分係数を計算するための摂動モンテカルロ法

竹内　希（東大地震研）

Journal of Geophysical Research, Solid Earth, 121, doi:10.1002/2015JB012661

地震波形記録には散乱波と呼ばれる複雑な波が含まれています．直達波が震源から観測点まで寄り道をせずに到達する波であるのに対し，散乱波は途中で遠回りしながら観測点に到達した波です．散乱波が遠回りする理由は，地球の中に不均質があるからです．地球の不均質が地震波の行く手を阻む障害物となり，地震波が方向転換しているのです．逆の言い方をすれば，散乱波を上手に解析すれば，地球のどこにどれぐらいの不均質があるのかが調べられることになります．原理自体は以前から指摘されていましたが，解析手法が確立されておらず，あまりデータ解析が進んでいないというのが実状です．

この研究では，散乱波の波形（エンベロープ波形）とシミュレーション波形を直接比較することにより，系統的に不均質特性分布を推定する手法を提案しました．いわゆる「波形インバージョン」と呼ばれる手法の一種であり，波形データに含まれる情報をすべて活用する究極の手法と考えられています．計算時間がかかることが問題ですが，効率的な計算手法として，新たな「摂動モンテカルロ法」を提案しました．１回の理論波形計算と同定度の計算時間で，波形インバージョンが実施できるようになりました．

地震研究所には魅力的な観測データがたくさんあります．太平洋に展開する海底地震計ネットワークはその一つです (http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/yesman/index_j.html)．今後これらのデータ解析を進めることによって，典型的な海洋プレートにはどの程度の不均質があるかとか，アセノスフェアはどの程度地震波を減衰させているかなど，地球の基本的な描像を明らかにしてゆきたいと考えています．