[S-SS12] 地震波伝播:理論と応用

[SSS12-P03] 独立成分分析を用いたアクロス伝達関数の時間変化の分離

*鈴木 里奈¹、山岡 耕春² (1.名古屋大学大学院環境学研究科、2.名古屋大学環境学研究科附属地震火山研究センター)

キーワード：人工震源、地震波、独立成分分析

人工震源アクロスの伝達関数は地震時の応力変化や気圧、降水など様々な影響によって時間変化する。しかし観測される変化には様々な要因が関わっているため、それぞれの要因による変化を取り出すことが重要となる。

そこで本研究では、独立成分分析（ICA）を用いて観測された伝達関数の変化から複数要因による変化をそれぞれ取り出すことを目的とした。ICAとは複数の信号が混合した記録から統計的に独立な複数の信号を取り出す手法である。この混合信号は複数の信号を線形に足し合わせたものである必要がある。よって、観測される伝達関数の変化は複数要因による独立な変化が線形に足されたものだと仮定すると、ICAによってそれぞれの変化を取り出すことができる。

本研究では愛知県豊橋市にある名古屋大学の三河観測所に設置されたアクロスを使用し、伝達関数の変化を周辺の観測点で14か月間観測したデータを用いた。伝達関数には鉛直方向の加振による上下、南北、東西成分(Uv, Nv, Ev成分)、水平方向の加振による上下、南北、東西成分(Uh, Nh, Eh成分)の6成分が存在し、各成分について解析を行った。解析には周波数領域の伝達関数を用いた。まず、事前処理としては白色化と次元圧縮を行った。白色化はICAによる信号分離能力を向上させるため、次元圧縮は重要でない信号を含むノイズを減少させるために行う。その後、処理後の伝達関数にICAを適用し、５つの独立成分を取り出した。ICAには様々な手法があるが、本研究では時系列信号に対して適用可能なAMUSE法を用いた。

その結果、ICAによって1年や半年の周期的変化をするものや、短期的変化で構成された独立成分が得られた。これらの独立成分には地下水位の変化や降水などとの相関がみられた。