著者

佐脇 泰典 佐藤 圭浩 内出 崇彦 堀川 晴央 椎名 高裕 雨澤 勇太

雑誌

日本地震学会2023年度秋季大会

巻号頁・発行日

2023-09-29

著者

河合 研志 内出 崇彦

出版者

公益社団法人 東京地学協会

雑誌

地学雑誌 (ISSN:0022135X)

巻号頁・発行日

vol.128, no.3, pp.465-475, 2019-06-25 (Released:2019-07-11)

参考文献数

23

被引用文献数

1

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Teaching materials on determining epicenters using P-wave lateral polarity data were produced. These materials are intended for use in secondary and advanced education and only require inexpensive tools such as a ruler and a protractor; they do not require specialized software or devices. The materials consist of PDF files containing three-component waveform data before and after P-wave arrivals for 929 small events recorded at Hi-net stations in the Hida region, central Japan, from February 1 to April 30, 2011. A P-wave lateral polarity analysis using the two horizontal components provides information on seismicity in the Hida region before and after the March 11, 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Students can discuss temporal changes in the underground stress state based on their analyses. Depending on the grade and science education level of students, the time-series waveform data allow them to conduct additional exercises such as error analyses and epicenter determinations using S–P differential travel time, as well as geophysical interpretations of results.

著者

内出 崇彦 森本 洋太 松原 正樹

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2016年大会

巻号頁・発行日

2016-03-10

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地震波形記録は地震学における基本的なデータである。地震学者は通常、地震波形を画面や紙に描いて可視化して、そこから情報を読み取る。しかし、ほかの方法もある。地震波形を音に変換するという可聴化である。これは近年よく行われるようになってきたが、主に非専門家へのアウトリーチが目的である。われわれは、地震波の音を研究目的で利用することを試みている。一般に、時系列データを音に変換する方法には2つある。ひとつは時系列データをそのまま音響信号に見立てて再生するaudificationであり、もうひとつは瞬時周波数や振幅といったデータの特徴に応じて音を割り当てるというsonificationである。われわれは地震波形のaudificationとsonificationの手法を開発して、どのような情報が地震波可聴化音から聞き取れるかを検討した。初めに2011年東北地方太平洋沖地震を題材とした。防災科学技術研究所の強震観測網(K-NET)と強震基盤観測網(KiK-net)の地表観測点のうち116点を適当に選んで使用した。一般に、地震波記録は聴きとるには周波数が低すぎるため、audificationの場合は再生速度を上げて、周波数を可聴域に移さなければならない。116観測点の地震波形のaudificationを10倍速の再生速度で行い、それらを重ね合わせた。可聴化音は聴きとることができるが、まだ低い。可聴化音からは日本全国に地震波形が広がる様子が感じ取れる。地震波の特徴をより明らかにするために、零交差率と振幅に応じて音を割り当てるsonification手法を設計した。10倍速で再生するものとしたため、可聴化音の全長は40秒ほど聴き取りやすい長さとなった。さらに、アウトリーチ活動で利用することも考慮して、怖くない雰囲気になるように音を選んだ。全116観測点からのデータは時間同期を考量した上で、同時に再生する。Sonificationによって得られた音は、やはり全国的な地震波伝播を感じさせるものである。初めは大きく高い音であるのに対し、徐々に小さく低い音に移行していく。これは、地震波の幾何減衰や非弾性減衰の効果を反映している。可聴化音の23秒ごろ(発震時の230秒後に相当する)に、全国的な地震波伝播とは明らかに異なった高い音が聴こえた。地域ごとに可聴化を行ってこの原因を追究した結果、岐阜県飛騨地域からのものであることがわかった。この地域で動的に誘発された地震[例えば、Uchide, SSA, 2011; Miyazawa, GRL, 2011; 大見ほか, 地震, 2012]と時刻も一致する。Audificationとsonificationによって、周波数や振幅の違いや変化を多くの観測点について同時に観測することが容易になった。本研究は、巨大地震から長距離を走ってきた地震波より高い周波数の地震波を放射する動的誘発地震を検出する方法として優れていると考えられる。謝辞: 本研究では、防災科学技術研究所の強震観測網(K-NET)と強震基盤観測網(KiK-net)の地震波形記録を使用しました。

著者

内出 崇彦 堀川 晴央 中井 未里 松下 レイケン 重松 紀生 安藤 亮輔 今西 和俊

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2016年大会

巻号頁・発行日

2016-05-19

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2016年熊本・大分地震活動は2016年4月14日の夜(日本時間)に始まり、布田川断層帯、日奈久断層帯や火山地帯に及んだ。最初の大地震(イベント #1)は4月14日21時25分に発生したMw 6.2の地震で、その後、15日の0時03分にMw 6.0の地震(イベント #2)が起こった。最大の地震(イベント #3)はMw 7.0で、16日1時25分に発生した。個別の地震の強震動のみならず、長引く大地震、中規模地震によって、住民は苦しめられている。地震活動は、布田川断層帯・日奈久断層帯、阿蘇北部地域、別府・由布院地域と、3つの離れた場所で活発になった。本研究では、以下の問題に取り組んだ。ひとつは、なぜ断層が1つの大地震でなく、3つの別々の大地震で破壊されたのかということである。もうひとつは、なぜ地震活動に空白域が見られるかという問題である。 まず、本地震活動の震源の再決定をhypoDDプログラム(Waldhause and Ellsworth, 2000)を用いて行った。その結果、布田川・日奈久の両断層帯に対応する地下の複雑な断層形状が明らかとなり、北西傾斜の断層とほぼ垂直な断層が見つかった。イベント #1の震源はほぼ垂直な断層に、イベント #2の震源は傾斜した断層にあることがわかった。イベント #3の断層は別の垂直な断層にあり、傾斜した断層とぶつかる場所に近いことがわかった。これは発震機構の初動解にほぼ対応する。おそらく、断層形状が急激に変わるところで破壊伝播が食い止められ、それと同時に次の地震の開始にも寄与しているものと考えられる。これによって、3つの大地震が次々と起こるという結果になったと考えられる。 布田川断層と阿蘇北部の間の地震活動の空白域(「阿蘇ギャップ」と呼ぶ)はイベント #3によって破壊されたということが、国立研究開発法人 防災科学技術研究所(防災科研)の基盤強震観測網(KiK-net)のデータを用いた断層すべりインバージョン解析によって明らかになった。おそらく、イベント #3によって阿蘇ギャップが、余震が起こる余力もなくなるほど完全に破壊されたためであると考えられる。これは阿蘇山の構造に関連したものであると考えられるが、これ以上の議論のためには、詳しい構造モデルやその結果の断層挙動を調べる必要がある。 由布院では動的誘発地震が発生したことが、防災科研の強震観測網(K-NET)とKiK-netの地震波形データにハイパスフィルタをかけたデータを見ることによってわかった。動的誘発地震はよく火山地帯で発生することが知られている(例えば、Hill et al., 1993)。16 Hzのハイパスフィルタをかけた地震波形の振幅を、近くで発生したMw 5.1の地震(2016年4月16日7時11分)のものと比べることで、誘発された地震の規模をM 6台半ば程度であると見積もった。これは、合成開口レーダー「だいち2号(ALOS-2)」による干渉画像で見られる変形の長さや、イベント #3が発生した直後に地震活動が活発化した地域の長さとも調和的である。地震の動的誘発によって、由布院と阿蘇北部との間には、結果として空白域が生じたものである。 われわれのデータ解析によって、2016年熊本・大分地震活動の奇妙な振る舞いを引き起こしたメカニズムが明らかになったが、まだ多くの問題が残っている。どのようにして複雑な断層が入ったのか、阿蘇ギャップと阿蘇山との関係といった問題である。この地震によって火山活動がどのような影響を受けるかという点も注目すべきである。地震や火山による災害の推定を改善するためにも、これらの研究は重要である。 謝辞本研究では、気象庁一元化処理地震カタログの検測値を使用した。検測値には、気象庁、防災科研、九州大学が運用する地震観測点のデータを含んでいる。また、防災科研の高感度地震観測網(Hi-net)、KiK-net、K-NETの地震波形データ、F-netのモーメントテンソルカタログを使用した。Global CMTプロジェクトによるモーメントテンソルカタログも使用した。

著者

内出 崇彦

雑誌

JpGU-AGU Joint Meeting 2020

巻号頁・発行日

2020-03-13

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Focal mechanism is one of earthquake source parameters that characterizes the fault geometry and the slip direction, which also implies the seismogenic stress field. In many areas in the world, focal mechanisms are routinely estimated only for earthquakes larger than a certain magnitude, such as M 3 in local cases. For better estimation of the crustal stress field, we desire a much richer focal mechanism catalog. The focal mechanism determination requires us to pick P-wave first-motion polarity, which is usually done manually and therefore time-consuming.In this study, we construct a neural network model, whose input is three-dimensional seismogram and output is the P-wave first-motion polarity. We adopt a simple convolution network as done by prior studies (Ross et al., 2018; Hara et al., 2019). We used NIED Hi-net seismograms with P-wave arrival times in the JMA Unified Earthquake catalog. The seismograms were highpass-filtered at 1 Hz to and clipped at a certain level. By flipping the vertical component and rotating horizontal components, we augmented the data. We also prepared models with three, four, and five convolution layers followed by two fully connected layers. The clipping level, the number of the data augmentation, and the number of convolution layers are chosen according to their performance to a test dataset. ~ 280 k of seismograms are used for the training.Finally, we applied the trained model to ~180 M of seismograms from ~110 k of inland microearthquakes with depths smaller than 20 km in Japan. We succeeded in determining the focal mechanisms of more than 99 % of the earthquakes.

著者

内出 崇彦 今西 和俊

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2016年大会

巻号頁・発行日

2016-03-10

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Earthquake statistics needs parameterized information on earthquakes. One of such parameters is the magnitude. The local magnitude scales, such as the JMA magnitude (Mj), based on amplitudes of seismograms are easy to estimate and therefore usually included in earthquake catalogs. The moment magnitude (Mw) is based on the physical source parameter, seismic moment, however needs much effort for the estimation especially for microearthquakes. Though the consistency between Mj and Mw is guaranteed for the medium earthquakes, we need to check that for microearthquakes.As for use of earthquake catalogs, we should know the completeness magnitude above which catalog is complete. A type of it is Mc defined as a magnitude where magnitude-frequency distribution starts deviating from the Gutenberg-Richter’s (GR) law. Another one is based on earthquake detectability. Schorlemmer and Woessner [2008] proposed MP based on the detectability inferred from the pick information. They showed the Californian case that MP is smaller than Mc, which indicates the breakdown of the GR law. It is important to confirm if the breakdown really occurs. Our study investigates if the discrepancies are also seen in case of Mw.Mw Estimation for MicroearthquakesWe stably estimate seismic moment of microearthquakes based on moment ratios to nearby small earthquakes whose seismic moments are available in the NIED MT catalog, by a multiple spectral ratio analysis [Uchide and Imanishi, under review]. Applying this method to earthquakes in Fukushima Hamadori and northern Ibaraki prefecture areas, eventually we obtained the seismic moments of a total of 19140 earthquakes (Mj 0.4 - 3.8). The striking result of this study is that the change in slopes of the Mj-Mw curve: 1 and 0.5 at higher and lower magnitudes, respectively (see Figure). The discrepancies between Mj and Mw are significant for microearthquakes, suggesting that Mj underestimates the sizes of microearthquakes.Completeness Magnitudes and b-valuesThe result above must affect earthquake statistics. Here we study Mc and b-value of the GR law. Following Ogata and Katsura [1993], we assume the earthquake detectability as the cumulative normal distribution with a mean, μ, and a standard deviation, σ, and estimate the GR parameters (a and b) together with μ and σ. We define Mc = μ + 2.33 σ where the detection rate is 99 %. Applying this method to the monthly seismicity data in the study area, we found that the Mc for Mw is lower than that for Mj converted into Mw, however still larger than MP converted into Mw. This may be due to the breakdown of the GR law for microearthquakes, though another possibility is that the incompleteness of earthquake catalog overestimates the detectability, resulting the underestimate of MP.b-values for Mw (bw) are systematically larger than those for Mj (bj). The temporal trends for bw and bj are similar to each other. When bj increases, bw also increases. This does not affect discussions inferred from the qualitative temporal change in b-values [e.g., Nanjo et al., 2012]. bw is often larger than 1.5, indicating that the moment release is dominantly done by smaller earthquakes.AcknowledgementWe used the JMA Unified Earthquake Catalog, seismograms from NIED Hi-net and the NIED moment tensor catalog.Figure: Comparison between Mj and Mw inferred from the multiple spectral ratio analyses (color image for the distribution and circles for the median Mw) and the NIED MT solutions.

著者

内出 崇彦 緒方 淳 堀川 晴央 深山 覚 椎名 高裕 雨澤 勇太 佐藤 圭浩 黒田 大貴

雑誌

2023年度 人工知能学会全国大会(第37回)

巻号頁・発行日

2023-04-06

著者

今西 和俊 内出 崇彦 椎名 高裕 松下 レイケン 中井 未里

出版者

国立研究開発法人 産業技術総合研究所 地質調査総合センター

雑誌

地質調査研究報告 (ISSN:13464272)

巻号頁・発行日

vol.72, no.1, pp.23-40, 2021-03-30 (Released:2021-04-14)

参考文献数

45

被引用文献数

1

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中国地域の地殻内応力マップを作成するため,過去12年間にわたるマグニチュード1.5以上の地震の発震機構解を決定した.気象庁一元化カタログもコンパイルし,10 kmメッシュの応力マップとして纏めた.小さな地震まで解析して発震機構解データを増やしたことで,先行研究よりも応力場の空間分解能を格段に高くすることができた.得られた応力マップから,この地域は東西圧縮の横ずれ場に卓越しているが,島根県・鳥取県の日本海側になると応力方位が時計回りに約20°回転して西北西−東南東方向を示すようになる様子が詳しくわかるようになった.応力マップをもとに活断層の活動性について評価を行ったところ,地震調査研究推進本部 地震調査委員会(2016)が評価対象とした中国地域の30の活断層のうち,現在の応力場,一般的な摩擦係数のもとで再活動する条件を満たしているのは28あることがわかった.残りの2つの活断層は現在の応力場では動きにくく,再活動するためには,異常間隙水圧の発生や隣接する活断層の破壊に伴う応力変化でトリガーされるなどの外的要因が必要になると考えられる.

著者

岡村 行信 宮下 由香里 内出 崇彦

出版者

産業技術総合研究所地質調査総合センター

雑誌

GSJ地質ニュース = GSJ chishitsu news (ISSN:21866287)

巻号頁・発行日

vol.8, no.8, pp.199-203, 2019-08

著者

余 君宇 内出 崇彦 八木 勇治

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

JpGU-AGU Joint Meeting 2020

巻号頁・発行日

2020-03-13

著者

今西 和俊 内出 崇彦 大谷 真紀子 松下 レイケン 中井 未里

出版者

国立研究開発法人 産業技術総合研究所 地質調査総合センター

雑誌

地質調査研究報告 (ISSN:13464272)

巻号頁・発行日

vol.70, no.3, pp.273-298, 2019-06-28 (Released:2019-07-06)

参考文献数

59

被引用文献数

7

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関東地域の地殻応力マップを作成するため,過去14 年間にわたるマグニチュード1.5以上の地震の発震機構解を決定した.気象庁一元化カタログや我々の先行研究の結果もコンパイルし,10 kmメッシュの応力マップとして纏めた.小さな地震まで解析して発震機構解データを増やしたことで,先行研究よりも応力場の空白域が減少し,さらに応力場の空間分解能を格段に高くすることができた.得られた応力マップは非常に複雑な様相を示しており,最大水平圧縮応力方位(SHmax)が急変する場所があること,伊豆半島から北部に向けてSHmaxが時計回りに回転すること,数十kmスケールの複数の応力区が確認できること,太平洋沿岸域は正断層場が卓越するなどの特徴が明らかになった.これらの特徴は,この地域のテクトニクスの理解や将来の地震リスクを評価する上で重要な情報である.

著者

内出 崇彦

出版者

東京大学

雑誌

特別研究員奨励費

巻号頁・発行日

2008

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前年度の研究で、断層すべりインバージョン解析によって得られた成長期から衰退期への移り変わりを捉えた。その移り変わりの際にどのような過程が進行しているのか、明らかになっていない。そこで、破壊過程のわずかな消長を捉えるために、震源における高周波地震波放射の時間的空間的な特徴を調べる手法を開発し、これまでの結果と合わせて地震の破壊成長過程の特徴を幅広い時間・空間スケールで記述することを試みた。手法としては、整合フィルタ解析法を応用した。これは、検出したい時系列データと似た部分を複雑な時系列から見出すために、両者の時刻をずらしながら相互相関係数をとっていき、高い相互相関係数を得られるところを検出するものである。本研究では、大地震と小地震の波形を高周波帯域(例えば、4-16Hz)で比較することで、高周波放射を見出すことを目指した。この手法を利用するための計算機コード開発と確認のためのテストを行った。次に、開発した手法を2004年米国パークフィールド地震(M6.0)に適用して、同地震の高周波放射源の特定を目指した。その結果、破壊開始点から北西に8km程度のところで、破壊開始からおよそ3秒後に高周波地震波が放射されたことが推定された。2004年パークフィールド地震は、主に2つの主要な破壊領域からなると知られているが、今回推定された高周波地震波放射源は、その2つ目が破壊し始めるところに相当する位置にある。ただし、さらに議論を深めるには更なるデータが必要であり、今後はよりデータの充実した日本の地震に取り組む予定である。本年度、その足がかりをつくったことには大きな意味がある。