[S15P] PM-P

[S15P-14] Sample generation of ground-motion time-series waveforms (2)

*Asako IWAKI¹, Ryuta Imai¹, Naoki Kasui², Hiroyuki Fujiwara¹ (1. National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience, 2. Mizuho Research & Technologies)

特定地点・構造物のリスク評価のための入力地震動について、想定される地震の断層位置形状や破壊様式といったシナリオの不確かさに起因する入力地震動のばらつきを考慮し多様性を確保するためには、多様な断層モデルを設定する必要がある。その際大量のシナリオに対して一つ一つシミュレーションを実施するのではなく、一定数のシナリオに対する既存の地震動シミュレーション波形を用いて、その集合から新たな地震波形データの集合を生成する方法が考えられる。そこで、既存の地震波形データ集合が持つ時間領域・周波数領域における地震動の特徴を新たに生成される地震波形データの集合に引き継ぐことを考え、既存波形データ集合の特徴抽出および確率分布推定に基づくサンプル生成手法を検討している（岩城・他, JpGU2024）。
検討手法では、地震波形の時間・周波数領域における特徴の定量的表現として、時間分解能と周波数分解能を両立できるwavelet packet (WP)変換によるWP係数を用いる。断層と観測点の位置関係や断層破壊様式の多様性を考慮して計算した地震動の波形群（「既存波形データ集合」）のWP係数を対象として、Variational Autoencoder (VAE)の学習を行い、標準正規分布からサンプリングされた潜在変数を再構成することで連続的な特徴を持つ新たなWP係数を生成することができる。このWP係数の逆変換によって得られる地震波形データを「生成された地震波形データ集合」とする。
本発表では、この手法の性能を定量的に示すことを目的として、復元誤差および集合の多様性による評価を試みたことについて報告する。前者についてはVAEの復元誤差に加え、既存波形データ集合の復元データにおける地震動指標（最大加速度・最大速度）についてヒストグラムの再現性の観点から最適なwavelet関数やモデルパラメータの選択を行う。後者については、生成されたデータ集合における地震動指標のヒストグラムや時刻歴波形データ間の類似度に基づく評価を行う。