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[S02P-01] 最短経路法を走時計算に適用した3次元速度構造での震源決定
最短経路法を３次元不均質構造の走時計算に適用し、その計算結果をもとに震源決定を行う手法を開発したので、紹介する。 最短経路法の特徴として、ローカルな最小値に陥ることなく走時が計算できることがあげられる。特に３次元不均質構造の場合、多くのローカルな最小値が発生する可能性があり、また、それを事前に予測し回避することは通常の波線計算手法のみでは難しい。たとえば、日本地震学会2019年度秋季大会S01-P02（関口）においてはチェッカーボードパターンの２次元速度構造に最短経路法とPseudo-Bending Methodを適用し波線経路が一致しないことを示している。 一方、最短経路法のデメリットとしては、一度に対象領域全部の走時を計算するため、計算に時間がかかる点である。そこで今回は、あらかじめ各観測点を震源として対象領域全体の走時を計算しその結果をスプライン関数として保存することにし、実際の震源再決定の際には、保存したスプライン関数をメモリ上に呼び出し、使用することにした。そのことにより震源再決定の処理時の計算時間の大幅な短縮が可能となった。なお、最短経路法の代わりにPseudo-Bending Methodを走時計算に適用したケースはすでに日本地震学会2017年度秋季大会S02-P02（関口）で報告している。 計算結果を図に示す（緑色シンボル）。３次元速度構造はMatsubara & Obara (2011)を使用した。Ｐ波Ｓ波の読み取りデータはHi-netの2010年１年間のものである。比較のためHi-netのルーチン処理（１次元速度構造）により決定された震源も示す（青色シンボル）。初期震源はルーチン処理の震源を用いた。観測点の実際の高さをそのまま計算にとり入れるために高さ5kmまで速度を外挿して領域を拡張している。それ以外の観測点補正は考慮していない。ルーチン処理結果と今回の計算結果を比較してみると、ほぼ一致しているが、詳細に見てみると、ルーチン処理では南の海域下でよく決まらないために深さが固定されてしまった地震が散見されるが、今回の結果ではばらつきは大きいが位置は決められている。また、東海・中部地方下の沈み込むフィリピン海プレートに対応する地震分布をみると、今回の結果の方が浅く決まっている。地震の上の領域の速度が遅いなどの３次元構造の影響であろう。なお、事前の全走時の計算時間はおよそ450時間、震源再決定の計算時間は全イベントで4秒、平均走時残差は初期値0.407秒から0.330秒へ減少した。計算機諸元は以下の通りである。 CPU : Intel Xeon E-1650 v3 3.5GHz、 OS : Ubuntu 20.4.2、 Memory : 64G、 外部保存装置：SSD。 次に（図には示していないが）計算走時をPseudo-Bending Methodと比較する。１次元速度構造では、モホ面付近の速度急増域で地表に返ってくる波線によって形成されるtriplication付近で波線が一致しなくなることにより走時の差が発生する。それ以外の領域で走時はほぼ一致している。３次元速度構造の場合は、相当に広い範囲で一致しない。おそらく波線経路の違いによるものと思われる。したがって、正確な走時の計算値を得るために、計算時間はかかるものの最短経路法を用いる意味はあるだろう。