TOHOKU UNIVERSITY Researchers

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Takashi Hirose

Section

Graduate School of Science

Job title

Assistant Professor

Degree

博士（理学）（東北大学）
修士（理学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/takashi-hirose

J-GLOBAL ID

201901000054601978

Research History 2

2023/04 - Present

Tohoku University　Graduate School of Science
2019/10 - 2023/03

National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention

Education 1

Tohoku University　Graduate School of Science　Department of Geophysics

2016/10 - 2019/09

Committee Memberships 1

日本地震学会　「地震」誌編集委員

2024/04 - Present

Professional Memberships 3

日本地球惑星科学連合
日本火山学会
日本地震学会

Research Areas 1

Natural sciences / Solid earth science /

Awards 2

日本火山学会研究奨励賞

2023/05　日本火山学会　地震波干渉法に基づく国内50火山のリアルタイムモニタリングシステムの開発と運用
日本地震学会学生優秀発表賞

2017/11　日本地震学会　雑微動の相互相関関数を用いた2015年8月15日桜島のダイク貫入に伴う地震波散乱特性の時空間変化イメージング

Papers 11

Seismic Wavefield Change Preceding the Eruption of Shinmoe‐Dake, Kirishima Volcano, Japan, Inferred From Polarization Analysis Peer-reviewed

Takashi Hirose, Hideki Ueda

Journal of Geophysical Research: Solid Earth　130　(3)　2025/03/09
Publisher: American Geophysical Union (AGU)
DOI： 10.1029/2024jb029358 　

ISSN： 2169-9313

eISSN： 2169-9356

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Abstract A volcanic tremor is a seismic event linked to volcanic processes, identified by ongoing ground shaking. They play a crucial role in understanding internal volcanic activities and forecasting eruptions. Detecting weak volcanic tremor signals before an eruption has remained a difficult task. This study utilized polarization analysis on continuous seismograms at Kirishima volcano, Japan, to extract information on retrograde Rayleigh wave sources. Back azimuth estimates focused on the direction of the Shinmoe‐dake crater before and during the volcanic eruptions in 2011, 2017, and 2018. Rayleigh waves originating from the crater direction, particularly in the 1.3–2.5 Hz band, were observed starting around March 2017, approximately 7 months prior to the October 2017 eruption. In the 1.3–2 Hz band, the back azimuths steadily moved closer to the crater’s direction between January and March 2017. Epicentral areas from the cross‐bearings approach indicate that retrograde Rayleigh wave sources are located around the crater. A noticeable increase in the amplitudes of retrograde Rayleigh waves, which propagate along the crater direction, was observed starting in August 2016. Enhancing the growth in amplitude was achieved by utilizing a filter on the seismograms. As polarization analysis requires only a single three‐component seismometer, this approach allows for the timely identification of weak Rayleigh waves from the crater direction, even in volcanoes with limited seismic station coverage. The results obtained in this study contribute to the growing knowledge on volcanic tremors and their potential use in volcano monitoring and eruption forecasting.
Untangling the environmental and tectonic drivers of the Noto earthquake swarm in Japan Peer-reviewed

Qing-Yu Wang, Xin Cui, William B. Frank, Yang Lu, Takashi Hirose, Kazushige Obara

Science Advances　10　(19)　2024/05/08
Publisher: American Association for the Advancement of Science (AAAS)
DOI： 10.1126/sciadv.ado1469 　

eISSN： 2375-2548

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The underlying mechanism of the ongoing seismic swarm in the Noto Peninsula, Japan, which generates earthquakes at 10 times the average regional rate, remains elusive. We capture the evolution of the subsurface stress state by monitoring changes in seismic wave velocities over an 11-year period. A sustained long-term increase in seismic velocity that is seasonally modulated drops before the earthquake swarm. We use a three-dimensional hydromechanical model to quantify environmentally driven variations in excess pore pressure, revealing its crucial role in governing the seasonal modulation with a stress sensitivity of 6 × 10 ⁻⁹ per pascal. The decrease in seismic velocity aligns with vertical surface uplift, suggesting potential fluid migration from a high–pore pressure zone at depth. Stress changes induced by abnormally intense snow falls contribute to initiating the swarm through subsequent perturbations to crustal pore pressure.
Time-lapse imaging of seismic scattering property and velocity in the northeastern Japan Peer-reviewed

Takashi Hirose, Qing-Yu Wang, Michel Campillo, Hisashi Nakahara, Ludovic Margerin, Eric Larose, Takeshi Nishimura

Earth and Planetary Science Letters　619　118321-118321　2023/08
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.epsl.2023.118321 　

ISSN： 0012-821X
Continuous monitoring of instrumental clock errors at 50 volcanoes in Japan based on seismic interferometry Peer-reviewed

Hirose, T., Ueda, H.

Earth, Planets and Space　75　(1)　2023/04/06

DOI： 10.1186/s40623-023-01798-4 　

ISSN： 1880-5981 1343-8832
Classification of volcano-seismic events using waveforms in the method of k-means clustering and dynamic time warping Peer-reviewed

Ida, Y., Fujita, E., Hirose, T.

Journal of Volcanology and Geothermal Research　429　107616-107616　2022/09

DOI： 10.1016/j.jvolgeores.2022.107616 　

ISSN： 0377-0273
Identifying Anomalies in Seismic Velocity and Scattering Property Changes at Active Volcanoes Based on Seismic Interferometry and the Local Outlier Probability Method Peer-reviewed

Hirose, T., Ueda, H., Fujita, E.

Journal of Disaster Research　17　(5)　587-599　2022/08/01

DOI： 10.20965/jdr.2022.p0587 　

ISSN： 1883-8030 1881-2473

eISSN： 1883-8030
Seismic Scattering Property Changes Correlate With Ground Deformation at Suwanosejima Volcano, Japan Peer-reviewed

Hirose, T., Ueda, H., Fujita, E.

Journal of Geophysical Research: Solid Earth　127　(9)　2022/03/10
Publisher: Wiley
DOI： 10.1029/2022JB024352 　

ISSN： 2169-9356 2169-9313

eISSN： 2169-9356
Scattering and intrinsic absorption parameters of Rayleigh waves at 18 active volcanoes in Japan inferred using seismic interferometry Peer-reviewed

Hirose, T., Ueda, H., Fujita, E.

Bulletin of Volcanology　84　(3)　2022/03
Publisher: Springer Science and Business Media {LLC}
DOI： 10.1007/s00445-022-01536-w 　

ISSN： 1432-0819 0258-8900

eISSN： 1432-0819
Locating Spatial Changes of Seismic Scattering Property by Sparse Modeling of Seismic Ambient Noise Cross-Correlation Functions: Application to the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku (Mw 6.9), Japan, Earthquake International-coauthorship Peer-reviewed

Hirose, T., Nakahara, H., Nishimura, T., Campillo, M.

Journal of Geophysical Research: Solid Earth　125　(6)　2020/06
Publisher: American Geophysical Union (AGU)
DOI： 10.1029/2019JB019307 　

ISSN： 2169-9356 2169-9313

eISSN： 2169-9356
A Passive Estimation Method of Scattering and Intrinsic Absorption Parameters From Envelopes of Seismic Ambient Noise Cross-Correlation Functions Peer-reviewed

Hirose, T., Nakahara, H., Nishimura, T.

Geophysical Research Letters　46　(7)　3634-3642　2019/04/16
Publisher: American Geophysical Union ({AGU})
DOI： 10.1029/2018GL080553 　

ISSN： 1944-8007 0094-8276

eISSN： 1944-8007
Combined use of repeated active shots and ambient noise to detect temporal changes in seismic velocity: Application to Sakurajima volcano, Japan Peer-reviewed

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

Earth, Planets and Space　69　(1)　2017/12/01
Publisher: Springer Berlin
DOI： 10.1186/s40623-017-0613-7 　

ISSN： 1880-5981 1343-8832

eISSN： 1880-5981

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Presentations 27

2024年8月8日の日向灘の地震（M7.1）に伴う九州の活火山における地震波速度変化

廣瀬郁, 髙野智也

2024年度日本火山学会秋季大会　2024/10/17
地震計連続記録の粒子軌跡解析により推定した霧島山新燃岳噴火に先行する地震波動場の時間変化

廣瀬郁, 上田英樹

2024年度日本火山学会秋季大会　2024/10/17
Joint analysis of seismic velocity change, deformation and meteorological data for volcano monitoring

Quentin Dumon, Takeshi Nishimura, Takashi Hirose, Tomoya Takano

Japan Geoscience Union Meeting 2024　2024/05/31
ウェーブレット散乱変換に基づく2023年硫黄島翁浜沖噴火期間中の地震計連続記録分類

廣瀬郁, 上田英樹, 小園誠史, 長井雅史

日本地球惑星科学連合大会　2024/05/28
DASデータの地震波干渉法解析による桜島における地震波速度変化の推定

廣瀬郁, 西村太志, 中原恒, 田口貴美子, 中道治久, 江本賢太郎, 濱中悟

日本地球惑星科学連合大会　2024/05/27
DASシステムにより観測された2022年11月29日桜島野尻川沿い土石流に伴う地盤振動波形の解析

田口貴美子, 西村太志, 中原恒, 廣瀬郁, 中道治久, 江本賢太郎, 濱中悟

2023年度日本火山学会秋季大会　2023/10/20
雑微動の相互相関関数のダブルビームフォーミングを用いた地震波速度変化の推定−防災科研桜島アレイへの適用−

廣瀬郁, 藤田英輔, 上田英樹, 小園誠史

2023年度日本火山学会秋季大会　2023/10/18
地震波干渉法に基づく国内50火山のリアルタイムモニタリングシステムの開発と運用 Invited

廣瀬郁

2023年度日本火山学会秋季大会　2023/10/19
Temporal changes in source directions of Rayleigh waves at Kirishima volcano inferred from polarization analysis on 3-component continuous seismograms at a single-station

Takashi Hirose, Hideki Ueda

2023/05/26
Characteristics of eruptive activity at Ioto during July and August 2022 inferred from seismic records

Takashi Hirose, Hideki Ueda, Tomofumi Kozono, Masashi Nagai

2022/10/13
Passive estimation of scattering and intrinsic absorption parameters at 18 active volcanoes in Japan using envelopes of seismic ambient noise cross-correlation functions

Takashi Hirose, Hideki Ueda, Eisuke Fujita

EGU General Assembly 2021　2021/04
地震波干渉法と局所外れ値確率を用いた火山における地震波速度変化および散乱特性変化の異常検知

廣瀬郁, 上田英樹, 藤田英輔

日本地震学会2020年度秋季大会　2020/10
地地震波干渉法と局所外れ値確率を用いた地震波速度変化および散乱特性変化の異常度評価

廣瀬郁, 上田英樹, 藤田英輔

2020年度日本火山学会秋季大会　2020/10
Scattering and intrinsic absorption parameters at active volcanoes in Japan estimated by using envelopes of seismic ambient noise cross-correlation functions

Takashi Hirose, Hideki Ueda, Eisuke Fujita

Japan Geoscience Union Meeting 2020　2020/07
Estimation of spatial changes of seismic scattering property from sparse modeling of seismic ambient noise CCFs: Application to the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura, Michel Campillo

Earth, Sea and Sky V: International Joint Graduate Program Workshop in Earth and Environmental Sciences　2019/06
Estimation of spatio-temporal changes of seismic scattering property associated with the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake from sparse modeling of seismic ambient noise CCFs

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura, Michel Campillo

Japan Geoscience Union Meeting 2019　2019/05
A passive method to estimate scattering and intrinsic absorption parameters using envelopes of ambient seismic noise cross-correlation functions

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

AGU Fall Meeting 2018　2018/12
A passive method for the estimation of scattering and intrinsic absorption parameters using envelopes of ambient seismic noise cross-correlation functions

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

Earth, Sea and Sky III: International Joint Graduate Program Workshop in Earth and Environmental Sciences　2018/05
Estimation of scattering and intrinsic absorption parameters using envelopes of ambient seismic noise cross-correlation functions

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

Japan Geoscience Union Meeting 2018　2018/05
雑微動の相互相関関数を用いた2015年8月15日桜島のダイク貫入に伴う地震波散乱特性の時空間変化イメージング

廣瀬郁, 中原恒, 西村太志

日本地震学会2017年度秋季大会　2017/10
地震波干渉法を用いた2015年8月15日桜島のダイク貫入に伴う地震波散乱特性の時空間変化イメージング

廣瀬郁, 中原恒, 西村太志

2017年度日本火山学会秋季大会
Spatio-temporal changes of seismic scattering properties associated with the dike intrusion on 15 August 2015 at Sakurajima volcano, Japan, detected by seismic interferometry

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

IAG-IASPEI 2017　2017/08
Detection of spatio-temporal changes of seismic scattering properties with seismic interferometry: Dike intrusion event on 15 August 2015 at Sakurajima volcano

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

Japan Geoscience Union Meeting 2017　2017/05
地震波干渉法に基づく2015年8月15日桜島のダイク貫入に伴う地震波散乱特性の時空間変化の検出

廣瀬郁, 中原恒, 西村太志

2016年度日本火山学会秋季大会
地震波干渉法により検出した2015年8月15日桜島のダイク貫入に伴う地震波散乱特性の時空間変化

廣瀬郁, 中原恒, 西村太志

日本地震学会2016年度秋季大会　2016/10
Detecting seismic velocity changes at Sakurajima volcano, Japan by seismic interferometry and coda wave interferometry

Takashi Hirose, Hisashi Nakahara, Takeshi Nishimura

IUGG General Assembly 2015　2015/06
コーダ波干渉法と地震波干渉法の併用により検出した桜島の地震波速度構造の時間変化

廣瀬郁, 中原恒, 西村太志

日本地球惑星科学連合2015年大会　2015/05

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Research Projects 3

地震波干渉法とアレイ解析を統合した新手法で実現する噴火時の地下構造モニタリング

廣瀬郁

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 若手研究

Institution: 東北大学

2024/04/01 - 2027/03/31
地震波干渉法を用いた火山体浅部における地震波減衰構造の網羅的推定

廣瀬郁

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業若手研究

Category: 若手研究

Institution: 国立研究開発法人防災科学技術研究所

2020/04 - 2024/03

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本研究は，地下の不均質の強さを表す指標となる地震波の散乱・内部減衰パラメータを日本の18火山において測定し，得られた地震波減衰構造に対して他の地球物理学的観測との比較や火山地質の観点から解釈を行い，地震波減衰構造の18火山間での類似性や相違点を明らかにすることを目的とする。従来用いられてきた自然地震や人工地震探査の記録の代わりとして雑微動(ノイズ)の相互相関関数を用いることで，これまで散乱・内部減衰パラメータの測定が困難であった火山を含めて測定を実施する。 <BR> 前年度実施した18火山（十勝岳，樽前山，有珠山，北海道駒ヶ岳，岩手山，吾妻山，那須岳，草津白根山，浅間山，富士山，箱根山，伊豆大島，三宅島，御嶽山，阿蘇山，雲仙岳，霧島山，口永良部島）における散乱・内部減衰パラメータ推定結果を論文にまとめ国際学術誌に投稿し受理された。 <BR> 雑微動の相互相関関数を用いた2次元減衰構造推定の実現に向けた準備として，雑微動の相互相関関数の計算方法の改良と減衰値の簡易的な空間分布推定を行った。阿蘇山に設置された防災科研，気象庁の合計29点の地震計データを用いて検討したところ，雑微動の相互相関関数のコーダ部分の相互相関関数をとったC3 functionを用いることで対称性が良い相互相関関数が得られることを確認した。また，火口から6 km以内もしくは8 km以上離れた観測点のみを用いてそれぞれ散乱・内部減衰パラメータを測定した。散乱パラメータである平均自由行程はそれぞれ2.0-3.5 km，3.5-9.0 kmと推定され，火口近傍でより散乱が強いという結果となった。今後感度カーネルを用いて減衰値のマッピングを行うことにより，阿蘇山のより詳細な2次元減衰構造が明らかになる可能性がある。
地震波干渉法による地震波散乱特性変化の空間分布推定手法の高度化と適用

廣瀬郁

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業特別研究員奨励費

Category: 特別研究員奨励費

Institution: 東北大学

2018/04 - 2020/03

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まず，地震波散乱特性の変化領域の空間分布推定に必要な散乱・内部減衰パラメータの値を，雑微動の相互相関関数のエンベロープ（振幅）を用いて推定する手法の開発に取り組んだ。本研究では，観測点間の雑微動の相対振幅の情報を保存するためにtemporal flattening [Weaver, 2011]という手法を用いて地震の影響を取り除いた後，相互相関関数を計算した。推定された散乱・内部減衰パラメータの値は1-2 Hzでそれぞれ1.6-2.0 km，0.08-0.09 1/sであった。結果の妥当性を確認するために，桜島における人工地震探査の波形データを用いて散乱・内部減衰パラメータを推定したところ，推定値は1-2 Hzでそれぞれ1.2 km，0.09-0.11 1/sであり，両者の結果は調和的であった。また，temporal flatteningよりも一般的に用いられている処理方法で計算した相互相関関数を用いてパラメータを推定し上記の結果と比較したところ，temporal flatteningを用いる方が安定して推定が行えることがわかった。本研究の成果は国内外の学会で発表を行い，国際学会誌に掲載された．今年度は地震波干渉法を用いた2015年8月15日の桜島のダイク（マグマ）貫入イベントに伴う地震波散乱特性変化の空間分布推定にも取り組んだ。先行研究では考慮されてこなかった変化領域内での多重散乱を考慮したモデリング手法を開発し，2015年4月からダイク貫入直後の期間において変化領域の時空間変化を推定した。その結果，ダイク貫入に伴いその周辺の領域において顕著な地震波散乱特性変化が生じていたことがわかった。

Teaching Experience 4

力学演習II
地球物理学実験II
地球物理学実験I
力学演習II

Social Activities 1

「研究&仕事紹介講座」

2024/10/31 -