顔写真

トヨクニ　ゲンチ
豊國　源知
Genti Toyokuni
所属
大学院理学研究科　附属地震・噴火予知研究観測センター　観測研究部（沈み込み帯物理学分野）
職名
助教
学位

  • 博士（理学）（九州大学）

  • 修士（理学）（九州大学）

経歴 6

  • 2023年2月 ～ 継続中
    東北大学プロミネントリサーチフェロー

  • 2011年11月 ～ 継続中
    東北大学　大学院理学研究科 附属地震・噴火予知研究観測センター　助教

  • 2012年4月 ～ 2014年3月
    東北大学　災害科学国際研究所 災害理学研究部門 火山ハザード研究分野　助教（兼任）

  • 2009年4月 ～ 2011年10月
    国立極地研究所　日本学術振興会特別研究員（PD）

  • 2007年4月 ～ 2009年3月
    久留米工業高等専門学校　非常勤講師（地学）

  • 2006年4月 ～ 2009年3月
    九州大学　大学院理学府 地球惑星科学専攻　日本学術振興会特別研究員（DC1）

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学歴 3

  • 九州大学　大学院理学府　地球惑星科学専攻 博士後期課程

    2006年4月 ～ 2009年3月

  • 九州大学　大学院理学府　地球惑星科学専攻 修士課程

    2004年4月 ～ 2006年3月

  • 九州大学　理学部　地球惑星科学科

    2000年4月 ～ 2004年3月

委員歴 5

  • 日本地震学会　学会情報誌編集委員会 委員

    2019年4月 ～ 継続中

  • 日本地震学会　理事

    2020年6月 ～ 2022年6月

  • 日本地震学会　地震学を社会に伝える連絡会議 委員

    2020年6月 ～ 2022年3月

  • 日本地震学会　学会情報誌編集委員会 委員長

    2020年4月 ～ 2022年3月

  • 日本地震学会　選挙管理委員

    2013年10月 ～

所属学協会 2

  • American Geophysical Union (AGU)

  • 日本地震学会

研究キーワード 9

  • グリーンランド氷床

  • 北極

  • グリーンランド

  • 地震波伝播モデリング

  • 地震波形解析

  • 地震波トモグラフィー

  • マントルプルーム

  • ホットスポット火山

  • 沈み込み帯

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 固体地球科学 /

論文 33

  1. Ancient slabs beneath Arctic and surroundings: Izanagi, Farallon, and in-betweens 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Zhao, D.

    Progress in Earth and Planetary Science　10　(1)　64　2023年11月8日

    出版者・発行元：None

    DOI： 10.1186/s40645-023-00595-7 　

    eISSN：2197-4284

  2. Whole‐mantle tomography of Southeast Asia: New insight into plumes and slabs 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Zhao, D., Kurata, K.

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　127　(11)　e2022JB024298　2022年11月17日

    出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2022jb024298 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

  3. P-wave tomography for 3-D radial and azimuthal anisotropy beneath Greenland and surrounding regions 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Zhao, D.

    Earth and Space Science　8　(12)　e2021EA001800　2021年12月15日

    DOI： 10.1029/2021EA001800 　

    eISSN：2333-5084

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    We present the first 3-D images of P-wave radial anisotropy (RAN) and azimuthal anisotropy (AAN) down to 750-km depth beneath Greenland and surrounding regions. Three P-wave velocity models (isotropic, RAN, and AAN) are determined by applying a regional tomographic method to simultaneously invert P wave arrival times of 1,309 local events and P wave relative traveltime residuals of 7,202 teleseismic events, which were recorded mainly by the latest GLISN network. A high-velocity body located beneath northeast Greenland (NEG) exhibits a strong negative RAN and a strong AAN with N-S to NE-SW oriented fast-velocity directions (FVDs). The FVDs are generally consistent with the direction of the fold axis of the Caledonian fold belt, which outcrops in NEG. Beneath the Iceland, Jan Mayen, and Svalbard hotspots, a strong positive RAN and a negligible or weak AAN are revealed, which may reflect effects of upwelling mantle plumes. Among the three hotspots, a weak AAN with a constant FVD is only revealed beneath Iceland, which may reflect the existence of background mantle flow. The RAN and AAN features beneath the Labrador Sea, Davis Strait, and Baffin Bay suggest the following scenario on breakup between Greenland and Canada: the breakup was initiated at the Labrador Sea due to local mantle upwelling, but the northward propagation of the breakup was blocked by a strong high-velocity anomaly beneath Davis Strait; the opening of Baffin Bay might be caused passively by far-field plate forces.

  4. Estimation of seismic attenuation of the Greenland Ice Sheet using 3‐D waveform modeling 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Komatsu, M., Takenaka, H.

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　126　(4)　2021年3月11日

    出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2021jb021694 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

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    We estimated the seismic attenuation (Q factor) of the Greenland Ice Sheet (GrIS) by comparing observed and theoretical Rayleigh waveforms. Observed waveforms are obtained by interfering noise waveforms in vertical-component seismograms between stations belonging to the latest broadband seismic network distributed throughout Greenland (GLISN network). Theoretical waveforms are calculated by parallel computation using the latest 3-D seismic waveform modeling method. Comparing the observed waveforms with the theoretical waveforms at different Q factors reveals that the GrIS has a low Q of 10 <= Q(P), Q(S) <= 50, indicating very high attenuation of seismic waves due to the ice. This study is the first to establish the low Q factor of ice sheets via ultra-long-distance propagation (350-1,000 km). The Q factors obtained in this study are indispensable for estimating the thermal state and density distribution of the GrIS, as well as for interpreting the characteristics of seismic waveform that propagates through the GrIS.Plain Language Summary Seismic anelastic attenuation refers to the energy loss caused by anelastic processes or internal friction during wave propagation and is quantified by the quality (Q) factor. The Q factor of ice sheets and glacial ice is especially important because it is highly sensitive to the thermal state and density distribution. We estimated the Q factor of the Greenland Ice Sheet (GrIS) by comparing observed and theoretical surface (Rayleigh) waveforms. Observed waveforms are extracted by the latest broadband seismic network distributed throughout Greenland (GLISN network). Theoretical waveforms are calculated using the latest 3-D seismic waveform modeling method. The results showed an extremely low Q (10-50) for the GrIS, indicating very high attenuation of seismic waves. Although previous studies have obtained similar results, they all used high frequency (>= 30 Hz) seismic waves with short propagation distances (<similar to 10 km). This study is the first to infer the large-scale, bulk Q property of the GrIS using low-frequency (0.1-0.3 Hz) waves and long (350-1,000 km) propagation distances. The Q factors obtained in this study are essential for estimating the internal state of the GrIS, as well as for interpreting the characteristics of seismic waveforms that propagate through it.

  5. Structural control on the 2018 and 2019 Hualien earthquakes in Taiwan 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Zhao, D., Chen, K. H.

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　312　106673-106673　2021年3月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.pepi.2021.106673 　

    ISSN：0031-9201

  6. P wave tomography beneath Greenland and surrounding regions: 2. Lower mantle 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Matsuno, T., Zhao, D.

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　125　(12)　e2020JB019839　2020年12月

    出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2020jb019839 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

  7. P wave tomography beneath Greenland and surrounding regions: 1. Crust and upper mantle 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Matsuno, T., Zhao, D.

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　125　(12)　e2020JB019837　2020年12月

    出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2020jb019837 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

  8. Changes in Greenland ice bed conditions inferred from seismology 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Takenaka, H., Takagi, R., Kanao, M., Tsuboi, S., Tono, Y., Childs, D., Zhao, D.

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　277　81-98　2018年4月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.pepi.2017.10.010 　

    ISSN：0031-9201

    eISSN：1872-7395

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    Basal conditions of the Greenland Ice Sheet (GrIS) are a key research topic in climate change studies. The recent construction of a seismic network has provided a new opportunity for direct, real-time, and continuous monitoring of the GrIS. Here we use ambient noise surface wave data from seismic stations all over Greenland for a 4.5-year period to detect changes in Rayleigh-wave phase velocity between seismic station pairs. We observe clear seasonal and long-term velocity changes for many pairs, and propose a plausible mechanism for these changes. Dominant factors driving the velocity changes might be seasonal and long-term pressurization/depressurization of the GrIS and shallow bedrock by air and ice mass loading/unloading. However, heterogeneity of the GrIS basal conditions might impose strong regionalities on the results. An interesting feature is that, even at adjacent two station pairs in the inland GrIS, one pair shows velocity decrease while another shows velocity increase as a response to the high air and snow pressure. The former pair might be located on a thawed bed that decreases velocity by increased meltwater due to pressure melting, whereas the latter pair might be located on a frozen bed that increases velocity by compaction of ice and shallow bedrock. The results suggest that surface waves are very sensitive to the GrIS basal conditions, and further observations will contribute to a more direct and quantitative estimation of water balance in the Arctic region.

  9. Tomography of the source zone of the 2016 South Taiwan earthquake 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Zhao, D., Chen, K. H.

    Geophysical Journal International　207　(1)　635-643　2016年8月

    出版者・発行元：Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/gji/ggw304 　

    ISSN：0956-540X

    eISSN：1365-246X

  10. Numerical modeling of seismic waves for estimating the influence of the Greenland ice sheet on observed seismograms 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Takenaka, H., Kanao, M., Tsuboi, S., Tono, Y.

    Polar Science　9　(1)　80-93　2015年3月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.polar.2014.12.001 　

    ISSN：1873-9652

    eISSN：1876-4428

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    We calculate regional synthetic seismograms for a realistic structure model beneath Greenland, including surface topography and ice sheet thickness, for observations of the multinational GreenLand Ice Sheet monitoring Network (GLISN). The thick and heterogeneous Greenland ice sheet can cause distortion of the seismic waveforms observed at the GLISN stations on ice. We developed a numerical technique that calculates accurate regional seismic wavefields with low computational requirements. Here, we calculate the elastic wave propagation up to 2 Hz for four structural models of the Greenland ice sheet from a seismic source at various depths and with different mechanisms. Our computations for a realistic ice sheet model, the near-surface seismic source produced a very characteristic wave train with a group velocity smaller than the S-wavespeed in the ice, considered to be an ice-sheet guided S wave, developed by the superposition of post-critical reflections between the free surface and the ice bed. We named this wave "Le", analogous to the Lg wave, a crustally guided S wave. Furthermore, computation for a deeper seismic source resulted in reinforcement of the crustal Sg-coda wave with a group velocity range of similar to 3.1-2.6 km/s, which agrees with the characteristic waveform observed on the Greenland ice sheet. (C) 2014 Elsevier B.V. and NIPR. All rights reserved.

  11. Cause of Enigmatic Upper-Mantle Earthquakes in Central Wyoming

    Dapeng Zhao, Xuran Liang, Genti Toyokuni, Yuanyuan Hua, Yi-Gang Xu

    Seismological Research Letters　2024年2月29日

    出版者・発行元：Seismological Society of America (SSA)

    DOI： 10.1785/0220230333 　

    ISSN：0895-0695

    eISSN：1938-2057

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    Abstract Earthquakes deeper than 60 km generally occur in subducting slabs. However, on 21 September 2013 two earthquakes (M 4.8 and 3.0) occurred at ∼71 to 75 km depths in the upper mantle beneath central Wyoming in the stable North American continent, where there is no actively subducting slab at present. The cause of the two events is still unclear. Here, we present detailed 3D P-wave isotropic and anisotropic tomography down to 750 km depth under Wyoming and adjacent areas. Our result shows that the two Wyoming events took place within a high-velocity (high-V) body at 0–160 km depths, which may be part of dense continental lithosphere. Another high-V body exists at ∼300 to 500 km depths, which may reflect a remnant of the subducted Farallon slab. A significant low-velocity (low-V) zone appears at ∼200 to 300 km depths between the two high-V bodies, and the low-V zone exhibits seismic anisotropy that VP is greater in the vertical direction than that in the horizontal direction. The low-V zone may include ascending fluids from dehydration of the subducted slab remnant, which was promoted by the nearby hot Yellowstone plume. It is highly possible that the ascending fluids induced the 2013 Wyoming upper-mantle earthquakes.

  12. The Moho, slab and tomography of the East Japan forearc derived from seafloor S-net data

    Dapeng Zhao, Yu Katayama, Genti Toyokuni

    Tectonophysics　837　229452-229452　2022年8月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.tecto.2022.229452 　

    ISSN：0040-1951

  13. Deep mantle structure and origin of Cenozoic intraplate volcanoes in Indochina, Hainan and South China Sea 国際誌 査読有り

    Zhao, D., Toyokuni, G., Kurata, K.

    Geophysical Journal International　225　(1)　572-588　2021年4月

    出版者・発行元：Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/gji/ggaa605 　

    ISSN：0956-540X

    eISSN：1365-246X

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    <title>SUMMARY</title> Cenozoic basalts with ages ranging from 28.5 to &amp;lt; 0.1 Ma are widely distributed in the Indochina block, the South China Sea basin and the Leiqiong area in South China including the Leizhou Peninsula and the northern Hainan Island, which form the southeastern Asian basalt province (SABP). These Cenozoic basalts share common petrological and geochemical characteristics. However, the origin of the Cenozoic intraplate volcanism in the SABP is still a controversial issue. In this work, we apply a novel technique of multiscale global tomography to study the whole-mantle 3-D P-wave velocity (Vp) structure beneath the SABP. Our results show that low-Vp anomalies prevail in the whole mantle beneath the SABP. Although the strongest low-Vp zones exist beneath Hainan, significant low-Vp anomalies are also visible in the mantle beneath other parts of the SABP. These low-Vp anomalies appear somehow independent, rather than deriving from a single plume. We deem that a cluster of plumes rather than a single plume existed in the Cenozoic and may still exist now in the mantle beneath the SABP, though the Hainan plume may be the strongest one. A geochemical study suggested that the Hainan plume upwelling might be slowing down and close to exhausting its source zone. This geochemical inference is supported by our tomographic images showing that the low-Vp zones under Hainan are weak and intermittent in the lower mantle (∼700–2889 km depths). The low-Vp zones in the mantle beneath other SABP Cenozoic volcanoes are also weak, suggesting that those mantle plumes, if any, are also dying or already dead. As compared with a strong single plume, each member in a plume cluster should be small and weak, and so hard to exist long. The SABP is surrounded by subduction zones. The hot mantle upwelling beneath the SABP might be caused by collapsing of subducted slabs down to the lowermost mantle.

  14. Ambient noise correlation analysis of S-net records: extracting surface wave signals below instrument noise levels 国際誌 査読有り

    Takagi, R., Toyokuni, G., Chikasada, N.

    Geophysical Journal International　224　(3)　1640-1657　2021年3月

    出版者・発行元：Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/gji/ggaa548 　

    ISSN：0956-540X

    eISSN：1365-246X

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    <title>SUMMARY</title> We applied ambient noise cross-correlation analysis to the cabled ocean bottom seismic network offshore northeast Japan (Seafloor observation network for earthquakes and tsunamis along the Japan Trench: S-net) to extract surface waves propagating in the ocean area of the forearc region. We found two types of peculiar pulses in the cross-correlation functions (CCFs) of ambient seismic noise records: periodic pulses mainly every minute and sharp pulses around the lag time zero. These pulses strongly contaminate the surface wave signals in the CCFs at frequencies below ∼0.1 Hz. The periodic pulses originate from periodic instrument noises, while the zero-lag pulses originate from random instrument noises which are coherent within station pairs. By developing solutions to remove the periodic and zero-lag pulses based on the characteristics of the pulses, we succeeded in extracting Rayleigh and Love wave signals from the S-net records at 0.03–0.3 Hz, while the surface wave signals at 0.03–0.1 Hz were not visible without the application of these solutions. These solutions widen the frequency range of analysis, and may be applicable to other seismic networks, particularly to recent dense but non-broad-band networks. We identified the fundamental and first higher modes of Rayleigh waves and the fundamental mode of the Love wave. The extracted surface wave signals can constrain the shear wave velocity structure from the sediment to seismogenic zone around the megathrust plate boundary in the forearc region.

  15. Tomography of the source zone of the great 2011 Tohoku earthquake 国際誌 査読有り

    Hua, Y., Zhao, D., Toyokuni, G., Xu, Y.

    Nature Communications　11　(1)　1163　2020年3月

    出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-020-14745-8 　

    eISSN：2041-1723

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    <title>Abstract</title>The mechanism and rupture process of the giant 2011 Tohoku-oki earthquake (Mw 9.0) are still poorly understood due to lack of permanent near-field observations. Using seismic arrival times recorded by dense seismograph networks on land and at ocean floor, we determine a detailed seismic tomography model of the megathrust zone beneath the Tohoku forearc. Our results show that the coseismic slip of the 2011 Tohoku-oki earthquake initiated at a boundary between a down-dip high-velocity anomaly and an up-dip low-velocity anomaly. The slow anomaly at shallow depths near the Japan trench may reflect low-rigidity materials that are close to the free surface, resulting in large slip and weak high-frequency radiation. Our new tomographic model can account for not only large slip near the trench but also weak high-frequency radiation from the shallow rupture areas.

  16. Tomography of the 2016 Kumamoto earthquake area and the Beppu-Shimabara graben 国際誌 査読有り

    Zhao, D., Yamashita, K., Toyokuni, G.

    Scientific Reports　8　(1)　15488　2018年10月

    出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41598-018-33805-0 　

    eISSN：2045-2322

  17. Quasi-Cartesian finite-difference computation of seismic wave propagation for a three-dimensional sub-global model 国際誌 査読有り

    Takenaka, H., Komatsu, M., Toyokuni, G., Nakamura, T., Okamoto, T.

    Earth, Planets and Space　69　(1)　67　2017年5月

    出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1186/s40623-017-0651-1 　

    ISSN：1880-5981

    eISSN：1880-5981

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    A simple and efficient finite-difference scheme is developed to calculate seismic wave propagation in a partial spherical shell model of a three-dimensionally (3-D) heterogeneous global Earth structure for modeling on regional or sub-global scales where the effects of the Earth's spherical geometry cannot be ignored. This scheme solves the elastodynamic equation in the quasi-Cartesian coordinate form similar to the local Cartesian one, instead of the spherical polar coordinate form, with a staggered-grid finite-difference method in time domain (FDTD) that is one of the most popular numerical methods in seismic-motion simulations for local-scale models. The proposed scheme may be a local-friendly approach for modeling on a sub-global scale to link regional-scale and local-scale simulations. It can be easily implemented using an available 3-D Cartesian FDTD local-scale modeling code by changing a very small part of the code. We implement the scheme in an existing Cartesian FDTD code and demonstrate the accuracy and validity of the present scheme and the feasibility to apply it to real large simulations through numerical examples.

  18. Tomography of the subducting Pacific slab and the 2015 Bonin deepest earthquake (Mw 7.9) 国際誌 査読有り

    Zhao, D., Fujisawa, M., Toyokuni, G.

    Scientific Reports　7　(1)　44487　2017年3月

    出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/srep44487 　

    ISSN：2045-2322

    eISSN：2045-2322

  19. Depth variations in seismic velocity in the subducting crust : Evidence for fluid-related embrittlement for intermediate-depth earthquakes 国際誌 査読有り

    Shiina Takahiro, Nakajima Junichi, Matsuzawa Toru, Toyokuni Genti, Kita Saeko

    Geophysical research letters　44　(2)　810-817　2017年1月

    出版者・発行元：American Geophysical Union

    DOI： 10.1002/2016gl071798 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

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    We investigated seismic wave velocity in the subducting crust of the Pacific slab beneath eastern Hokkaido, northern Japan. To detect depth-dependent properties of the seismic velocities in the crust, we analyzed guided waves that propagate in the crust and estimated P wave velocity (V-p) of 6.5-7.5km/s and S wave velocity (V-s) of 3.6-4.2km/s at depths of 50-100km. The results show that the obtained V-p and V-s are 10-15% lower than those expected for the fully hydrated mid-ocean ridge basalt, suggesting the existence of aqueous fluids by similar to 1 vol % in the crust at this depth range. Our observations suggest that overpressurized fluids channeled in the subducting crust plays as a dominant factor for facilitating the genesis of crustal earthquakes at intermediate depths.

  20. A water wall in the Tohoku forearc causing large crustal earthquakes 国際誌 査読有り

    Zhao, D., Kitagawa, H., Toyokuni, G.

    Geophysical Journal International　200　(1)　149-172　2015年1月

    出版者・発行元：Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/gji/ggu381 　

    ISSN：0956-540X

    eISSN：1365-246X

  21. Guided wave observations and evidence for the low-velocity subducting crust beneath Hokkaido, northern Japan 国際誌 査読有り

    Shiina, T., Nakajima, J., Toyokuni, G., Matsuzawa, T.

    Earth, Planets and Space　66　(1)　69　2014年7月

    出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1186/1880-5981-66-69 　

    ISSN：1880-5981

    eISSN：1880-5981

  22. Monitoring of the Greenland ice sheet using a broadband seismometer network: the GLISN project 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G, Kanao, M, Tono, Y, Himeno, T, Tsuboi, S, Childs, D, Anderson, K, Takenaka, H

    Antarctic Record　58　(1)　1-18　2014年3月

    DOI： 10.15094/00009722 　

  23. Broadband seismic deployments in East Antarctica: IPY contribution to monitoring the Earth's interiors 国際誌 査読有り

    Kanao, M., Wiens, D. A., Tanaka, S., Nyblade, A. A., Toyokuni, G., Shore, P. J., Tsuboi, S., Heeszel, D. S., Usui, Y., Parker, T.

    Annals of Geophysics　57　(3)　SS0322　2014年

    出版者・発行元：IST NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIA

    DOI： 10.4401/ag-6379 　

    ISSN：1593-5213

    eISSN：2037-416X

  24. Passive seismic deployments from the Lützow-Holm Bay to inland plateau of East Antarctica: The Japanese IPY contribution to structure and seismicity 国際誌 査読有り

    Kanao, M., Yamada, A., Toyokuni, G.

    International Journal of Geosciences　04　(05)　837-843　2013年

    出版者・発行元：Scientific Research Publishing, Inc.

    DOI： 10.4236/ijg.2013.45077 　

    ISSN：2156-8359

    eISSN：2156-8367

  25. Characteristic atmosphere-ocean-solid earth interactions in the Antarctic coastal and marine environment inferred from seismic and infrasound recording at Syowa Station, East Antarctica 査読有り

    Kanao, M., Maggi, A., Ishihara, Y., Stutzmann, E., Yamamoto, M.-Y., Toyokuni, G.

    In: Antarctic Palaeoenvironments and Earth-Surface Processed (ISAES Vol. III), (Eds.) by M. Hambrey et al.　Geological Society, London,　(Special Publications, Vol. 381)　469-480　2013年

    DOI： 10.1144/SP381.8 　

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    Several characteristic waves detected by seismographs in Antarctic stations have been recognized as originating from the physical interaction between the solid earth and the atmosphere–ocean–cryosphere system surrounding the Antarctic and may be used as a proxy for characterizing ocean wave climate. A Chaparral-type infrasound sensor was installed at Syowa Station (SYO; 39.6E, 69.0S), East Antarctica, in April 2008 during the International Polar Year (IPY2007–2008). Matching data are also available for this time period from the existing broadband seismic recorder located close by. Continuous infrasound data for 2008–2009 include background signals (microbaroms) with a broad peak in the wave period between the values of 4 and 10 s. Signals with the same period are recorded by the broadband seismograph at SYO (microseisms). This period band is identified as double-frequency microseisms/baroms (DFM). The DFM have relatively lower amplitudes during winter. We suggest that this is due to the sea-ice extent around the coast causing a decreased ocean loading effect. In contrast, the single frequency microseisms/baroms with a peak in period between 12 and 30 s are observed under storm conditions, particularly in winter. On the infrasound data, stationary signals are identified with harmonic overtones at a few Hertz to lowermost human audible band, which we suggest is due to local effects such as sea-ice cracking and vibration. Microseism measurements are a useful proxy for characterizing ocean wave climate, complementing other oceanographic and geophysical data. At SYO, continuous monitoring by both broadband seismograph and infrasound contributes to the Federation of Digital Seismographic Networks, the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty in the high southern latitudes and the Pan-Antarctic Observations System under the Scientific Committee on Antarctic Research.

  26. Comparison of global synthetic seismograms calculated using the spherical 2.5-D finite-difference method with observed long-period waveforms including data from the intra-Antarctic region 国際誌 査読有り

    Toyokuni Genti, Takenaka Hiroshi, Kanao Masaki, Wiens Douglas A., Nyblade Andrew

    Polar science　6　(2)　155-164　2012年7月

    出版者・発行元：国立極地研究所

    DOI： 10.1016/j.polar.2012.06.001 　

    ISSN：1873-9652

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    We have been developing an accurate and efficient numerical scheme, which uses the finite-difference method (FDM) in spherical coordinates, for the computation of global seismic wave propagation through laterally heterogeneous realistic Earth models. In the field of global seismology, traditional axisymmetric modeling has been used widely as an efficient approach since it can solve the 3-D elastodynamic equation in spherical coordinates on a 2-D cross-section of the Earth, assuming structures to be invariant with respect to the axis through the seismic source. However, it has the severe disadvantages that asymmetric structures about the axis cannot be incorporated and the source mechanisms with arbitrary shear dislocation have not been attempted for a long time. Our scheme is based on the framework of axisymmetric modeling but has been extended to treat asymmetric structures, arbitrary moment-tensor point sources, anelastic attenuation, and the Earth center which is a singularity of wave equations in spherical coordinates. All these types of schemes which solve 3-D wavefields on a 2-D model cross-section are classified as 2.5-D modeling, so we have named our scheme the spherical 2.5-D FDM. In this study, we compare synthetic seismograms calculated using our FDM scheme with three-component observed long-period seismograms including data from stations newly installed in Antarctica in conjunction with the International Polar Year (IPY) 2007–2008. Seismic data from inland Antarctica are expected to reveal images of the Earth's deep interior with enhanced resolution because of the high signal-to-noise ratio and wide extent of this region, in addition to the rarity of sampling paths along the rotation axis of the Earth. We calculate synthetic seismograms through the preliminary reference earth model (PREM) including attenuation using a moment-tensor point source for the November 9, 2009 Fiji earthquake. Our results show quite good agreement between synthetic and observed seismograms, which indicates the accuracy of observations in the Antarctica, as well as the feasibility of the spherical 2.5-D modeling scheme.

  27. Accurate and efficient modeling of global seismic wave propagation for an attenuative Earth model including the center 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Takenaka, H.

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　200-201　45-55　2012年6月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.pepi.2012.03.010 　

    ISSN：0031-9201

    eISSN：1872-7395

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    We propose a method for modeling global seismic wave propagation through an attenuative Earth model including the center. This method enables accurate and efficient computations since it is based on the 2.5-D approach, which solves wave equations only on a 2-D cross section of the whole Earth and can correctly model 3-D geometrical spreading. We extend a numerical scheme for the elastic waves in spherical coordinates using the finite-difference method (FDM), to solve the viscoelastodynamic equation. For computation of realistic seismic wave propagation, incorporation of anelastic attenuation is crucial. Since the nature of Earth material is both elastic solid and viscous fluid, we should solve stress-strain relations of viscoelastic material, including attenuative structures. These relations represent the stress as a convolution integral in time, which has had difficulty treating viscoelasticity in time-domain computation such as the FDM. However, we now have a method using so-called memory variables, invented in the 1980s, followed by improvements in Cartesian coordinates. Arbitrary values of the quality factor (Q) can be incorporated into the wave equation via an array of Zener bodies. We also introduce the multi-domain, an FD grid of several layers with different grid spacings, into our FDM scheme. This allows wider lateral grid spacings with depth, so as not to perturb the FD stability criterion around the Earth center. In addition, we propose a technique to avoid the singularity problem of the wave equation in spherical coordinates at the Earth center. We develop a scheme to calculate wavefield variables on this point, based on linear interpolation for the velocity-stress, staggered-grid FDM. This scheme is validated through a comparison of synthetic seismograms with those obtained by the Direct Solution Method for a spherically symmetric Earth model, showing excellent accuracy for our FDM scheme. As a numerical example, we apply the method to simulate seismic waves affected by hemispherical variations of P-wavespeed and attenuation in the top 300 km of the inner core. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

  28. Interaction on Seismic Waves between Atmosphere - Ocean - Cryosphere and Geosphere in Polar Region 査読有り

    Kanao, M, A. Maggi, Y. Ishihara, M.-Y. Yamamoto, K. Nawa, A. Yamada, T. Wilson, T. Himeno, G. Toyokuni, S. Tsuboi, Y. Tono, K. Anderson

    In: Kanao, M., H. Takenaka, Y. Murai, J. Matsushima and G. Toyokuni (Eds.), Seismic Waves – Research and Analysis -　ISBN 978-953-307-944-8,　(Rijeka, Croatia, InTech.)　Publisher, pp.1-20,-doi:10.5772/1400　2012年

    DOI： 10.5772/1400 　

  29. Quasi-Axisymmetric Finite-Difference Method for Realistic Modeling of Regional and Global Seismic Wavefield — Review and Application — 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Takenaka, H., Kanao, M.

    Seismic Waves - Research and Analysis (InTech, edited by Masaki Kanao)　85-112　2012年1月

    DOI： 10.5772/32422 　

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    ISBN: 978-953-307-944-8

  30. ACE—A FORTRAN subroutine for analytical computation of effective grid parameters for finite-difference seismic waveform modeling with standard Earth models 国際誌 査読有り

    Toyokuni, G., Takenaka, H.

    Computers & Geosciences　35　(3)　635-643　2009年3月

    出版者・発行元：Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.cageo.2008.05.005 　

    ISSN：0098-3004

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    Despite the broad use of the heterogeneous finite-difference (FD) method for seismic waveform modeling, accurate treatment of material discontinuities inside the grid cells has been a serious problem for many years. One possible way to solve this problem is to introduce effective grid elastic moduli and densities (effective parameters) calculated by the volume harmonic averaging of elastic moduli and volume arithmetic averaging of densities in grid cells. This scheme enables us to place a material discontinuity in an arbitrary position in the spatial grids.Standard Earth models have made a significant contribution to synthetic seismogram calculations with a variety of numerical procedures such as the FD method. For the FD computation of seismic waveform with these models, we must first ensure accurate treatment of material discontinuities in the radius (or depth). The present paper introduces a FORTRAN subroutine ACE which calculates effective parameters analytically for an arbitrary spatial region in either the radius or depth direction for four major standard Earth models, namely, the PREM, IASP91, SP6, and AK135. This program is intended for all FD users who are concerned with seismic wave simulation for these models. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  31. FDM computation of seismic wavefield for an axisymmetric earth with a moment tensor point source 国際誌 査読有り

    Toyokuni Genti, Takenaka Hiroshi

    Earth, Planets and Space　58　(8)　e29-e32　2006年8月

    出版者・発行元：The Seismological Society of Japan, Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences, The Volcanological Society of Japan , The Geodetic Society of Japan , The Japanese Society for Planetary Sciences

    DOI： 10.1186/bf03352593 　

    ISSN：1343-8832

    eISSN：1880-5981

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    Axisymmetric modeling has been playing an important role in global seismic waveform modeling since it can correctly model geometrical spreading effects in 3-D within computational resources comparable to 2-D modeling. However, in the previous investigations on axisymmetric modeling, seismic sources were restricted to axisymmetric sources such as an explosive source. In this paper, we propose implementation of an arbitrary moment tensor point source to axisymmetric modeling using the finite-difference method (FDM). The validity and efficiency of this technique are demonstrated by comparing synthetic seismograms with analytical solutions for a homogeneous earth model, as well as with the DSM synthetics for a spherically symmetric earth. We also show a numerical example with a subducting slab structure.

  32. Precise location of the fault plane and the onset of the main rupture of the 2005West Off Fukuoka Prefecture earthquake 国際誌 査読有り

    Takenaka Hiroshi, Nakamura Takeshi, Yamamoto Yosuke, Toyokuni Genti, Kawase Hiroshi

    Earth, Planets and Space　58　(1)　75-80　2006年1月

    出版者・発行元：The Seismological Society of Japan, Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences, The Volcanological Society of Japan , The Geodetic Society of Japan , The Japanese Society for Planetary Sciences

    DOI： 10.1186/bf03351917 　

    ISSN：1343-8832

    eISSN：1880-5981

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    Near-source strong-motion records of the 2005 West Off Fukuoka Prefecture earthquake have two remarkable features. One is the presence of a relatively long period pulse with large amplitude on the fault-normal component of the velocity and displacement records, which is the result of the forward rupture directivity. The other is that the records show several seconds of small but increasing amplitude arrival ("initial rupture phase") followed by the onset of the main energy release ("main rupture phase"). We first determined the precise geometry of the fault plane of this earthquake by examining the horizontal particle motion of the main S-wave portion on the records, as follows: the strike is N304°E, and the dip angle is 87°. The dip direction of the fault plane is northeast, and the surface intersection of the fault plane passes by the eastern coast of Genkai Island. We also obtained the relative location of the onset of the main rupture with respect to the hypocenter, and the mean rupture velocity between them. The distance between them is 5.1 km, the onset of the main rupture is located southeast above the hypocenter. The mean rupture velocity along the straight path is 1.4 km/s. It is found that the main rupture began 3.6 sec later from the origin time, at the central point between the hypocenter and Genkai Island. Our results suggest that Genkai Island directly suffered the strong effects of the forward rupture directivity during the earthquake.

  33. Quasispherical approach for seismic wave modeling in a 2-D slice of a global Earth model with lateral heterogeneity 国際誌 査読有り

    TOYOKUNI G.

    Geophys. Res. Lett.　32　(9)　L09305　2005年5月

    出版者・発行元：None

    DOI： 10.1029/2004gl022180 　

    ISSN：0094-8276

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MISC 40

  1. 日本地震学会のコロナ対応（2020～21）

    豊国源知

    地震（ニュースレター部）　75　(NL1)　19-27　2022年5月10日

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    日本地震学会の2020～21年・年度における新型コロナウイルス対応のまとめ記事です。日本地震学会著作権規定第６条に基づき抜粋を公開しております。

  2. 宮城県の復興五輪関連イベントに参加して

    豊国源知

    地震（ニュースレター部）　74　(NL3)　15-16　2021年9月10日

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    東京2020五輪に関連した宮城県の震災復興イベントへの参加記録です。日本地震学会著作権規定第６条に基づき抜粋を公開しております。

  3. 地震で調べる北極グリーンランドの環境変動

    豊国源知

    科学フォーラム　32　(4)　28-33　2015年4月

    出版者・発行元：東京理科大学

    ISSN：1346-1206

  4. グリーンランド氷床上での地震観測点設置

    豊国源知

    極地　94　30-39　2012年3月

    出版者・発行元：財団法人日本極地研究振興会

  5. S-netで観測された環境騒音と遠地地震表面波から推定される日本海溝沿いの地震速度構造

    TAKAGI Ryota, ISHIGAMI Akira, TOYOKUNI Genti, AZUMA Ryosuke, YAMAMOTO Mare

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2020　2020年

  6. S-netを用いた海域総合解析

    内田直希, 東龍介, 石上朗, 岡田知己, 高木涼太, 豊国源知, 海野徳仁, 太田雄策, 佐藤真樹子, 鈴木秀市, 高橋秀暢, 立岩和也, ZHAO Dapeng, 中山貴史, 長谷川昭, 日野亮太, 平原聡, 松澤暢, 吉田圭佑

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2019　2019年

  7. S-netを用いた常時微動相互相関解析

    高木涼太, 豊国源知, 山本希

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2019　2019年

  8. 地球の曲率を考慮した3次元構造モデルに基づく地震動・地殻変動・津波統合シミュレーション

    竹中博士, 小松正直, 中村武史, 豊国源知, 岡元太郎

    日本地震学会秋季大会講演予稿集(CD-ROM)　2018　2018年

  9. 3次元理論地震波形計算によるグリーンランド氷床のQ値の推定

    豊国源知, 竹中博士, 小松正直, 高木涼太, 金尾政紀, 坪井誠司

    日本地震学会秋季大会講演予稿集(CD-ROM)　2018　2018年

  10. 南西諸島における連続地動記録を用いた雑微動の相互相関解析

    QIU Dongchen, 小松正直, 豊国源知, 竹中博士

    日本地震学会秋季大会講演予稿集(CD-ROM)　2017　2017年

  11. グリーンランド地殻浅部の経年的地震波速度変化

    豊国源知, 竹中博士, 高木涼太, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2016　2016年

  12. まとめ : グローバル地震学と極域 (総特集 極域地震学 : 国際極年の成果と最近の動向(2))

    金尾 政紀, 豊国 源知

    月刊地球　37　(11)　501-505　2015年11月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  13. 氷床によって形成される地震波相「Le」と「Re」の提唱 (総特集 極域地震学 : 国際極年の成果と最近の動向(2))

    豊国 源知, 竹中 博士, 金尾 政紀

    月刊地球　37　(11)　463-473　2015年11月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  14. 雪氷圏地震学の新たな展開 (総特集 極域地震学 : 国際極年の成果と最近の動向(2))

    坪井 誠司, 金尾 政紀, 豊国 源知

    月刊地球　37　(11)　457-462　2015年11月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  15. 極域から視た地球深部(マントル・核)の構造研究 (総特集 極域地震学 : 国際極年の成果と最近の動向(1))

    豊国 源知, 坪井 誠司, 金尾 政紀

    月刊地球　37　(10)　432-439　2015年10月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  16. グリーンランド氷床モデルを用いた地震波伝播シミュレーション

    豊国 源知, 竹中 博士, 金尾 政紀, 坪井 誠司, 東野 陽子

    SENAC : 東北大学大型計算機センター広報　48　(4)　10-23　2015年10月

    出版者・発行元：東北大学サイバーサイエンスセンター

    ISSN：0286-7419

  17. GLISN計画による日米共同地震観測隊の活動報告(2011~2014年) (総特集 地球温暖化とグリーンランドの氷河氷床変動(2))

    豊国 源知, 金尾 政紀, 東野 陽子

    月刊地球　37　(3)　83-91　2015年3月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  18. グリーンランド氷床モニタリング計画(GLISN)のグローバル地震学における意義 (総特集 地球温暖化とグリーンランドの氷河氷床変動(1))

    坪井 誠司, 豊国 源知, 金尾 政紀

    月刊地球　37　(2)　32-36　2015年2月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  19. グリーンランド氷床における広帯域連続地震波形記録を用いた地震波干渉法解析

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2015　2015年

  20. 長大距離地震波動伝播シミュレーションのための地球の曲率を考慮した計算スキーム

    竹中博士, 豊国源知, 中村武史, 小松正直, 岡元太郎

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2015　2015年

  21. グリーンランド氷床モデルを用いた地震波伝播モデリング

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2015　2015年

  22. 月と火星の全球地震波伝播シミュレーション

    豊国源知, 竹中博士, 趙大鵬, 石原吉明

    東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システム広報SENAC　46　(3)　1-12　2013年7月

    出版者・発行元：東北大学サイバーサイエンスセンター

    ISSN：0286-7419

  23. GLISN日本隊：2012年の活動紹介

    豊国源知

    極地　96　16-26　2013年3月

    出版者・発行元：財団法人日本極地研究振興会

  24. 準円筒座標系2.5次元波動モデリング(3)-非弾性減衰-

    豊国源知, 竹中博士, 岡元太郎, ZHAO Dapeng

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2013　2013年

  25. グリーンランド氷床上での地震波形観測に氷床が与える影響について

    豊国源知, 金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人, 坪井誠司, 竹中博士

    極域科学シンポジウム講演予稿集(CD-ROM)　4th　2013年

  26. 南極氷床の効果を考慮した全地球地震波伝播モデリング

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀

    月刊地球　34　(8)　471-475　2012年8月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

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    総特集 青い地球と白い大陸の地震学 : 固体地球振動特性と不均質構造・ダイナミクスの解明(1)

  27. 近地地震における地震動・津波統合3次元数値シミュレーションの新スキーム

    竹中博士, 中村武史, 蔵本稔大, 岡元太郎, 豊国源知

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2012　2012年

  28. モーメントテンソル点震源を用いた準円筒座標系2.5次元波動モデリング

    豊国源知, 竹中博士, 岡元太郎, ZHAO Dapeng, 伊藤喜宏, 長谷川昭

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2012　2012年

  29. 時間領域差分法による地震波動としての近地地震津波の数値計算

    竹中博士, 藏本稔大, 中村武史, 岡元太郎, 豊国源知

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2011　2011年

  30. 全地球地震波伝播モデリングを用いた北極における地震波形記録の解釈

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀

    極域科学・宙空圏・気水圏・生物・地学シンポジウム講演予稿集(CD-ROM)　2011　2011年

  31. 自己重力の効果を考慮した球座標系2.5次元地震波伝播モデリング(1):カウリング近似

    豊国源知, 竹中博士

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2010　2010年

  32. 自己重力を考慮した全地球地震波動場の計算と極域波形データの比較

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀

    極域科学・宙空圏・気水圏・生物・地学シンポジウム講演予稿集(CD-ROM)　2010　2010年

  33. 地球中心も含めた精度と効率のよい全地球地震波伝播モデリング

    豊国源知, 竹中博士

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2009　2009年

  34. 標準地球モデルのための解析的な実効差分格子パラメータの計算

    豊国源知, 竹中博士

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2007　2007年

  35. 準球座標系差分法による全地球地震波伝播モデリング―マルチドメイン化―

    豊国源知

    九州大学情報基盤センター広報(全国共同利用版)　6　(3)　180-181　2007年

    出版者・発行元：九州大学情報基盤センター

    DOI： 10.15017/1467687 　

    ISSN：1346-4353

  36. 地球深部を伝播する地震波の効率的モデリング - 準球座標系アプローチ

    豊国源知, 竹中博士

    月刊地球　28　(9)　607-611　2006年9月

    出版者・発行元：海洋出版

    ISSN：0387-3498

  37. 準球座標系差分法(5)

    豊国源知, 竹中博士, WANG Yanbin

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2006　2006年

  38. 任意のモーメントテンソル震源から励起される地震波の準球座標系差分モデリング

    豊国源知

    九州大学情報基盤センター広報(全国共同利用版)　6　(2)　51-55　2006年

    出版者・発行元：九州大学情報基盤センター

    DOI： 10.15017/1467668 　

    ISSN：1346-4353

  39. 準球座標系差分法(4)

    豊国源知, 竹中博士, WANG Yanbin

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2005　2005年

  40. 準球座標系差分法 (2)

    豊国源知, 竹中博士, WANG Y

    日本地震学会秋季大会講演予稿集　2004　2004年

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講演・口頭発表等 72

  1. S-net観測網を用いた東北日本前弧域の3次元S波速度構造

    片山悠, 趙大鵬, 豊国源知

    日本地震学会2020年度秋季大会　2020年10月30日

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    S04P-01 16：00〜17：30 ポスター会場（オンライン会議室） S04. テクトニクス

  2. S-netデータによる東日本前弧域の不均質構造と地震発生機構

    趙大鵬, Hua, Y., 豊国源知, Yu, Z.

    日本地震学会2020年度秋季大会　2020年10月29日

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    S06-03 S06. 地殻構造 C会場（オンライン会議室）

  3. Seismic velocity structure along the Japan trench inferred from ambient noise and teleseismic surface waves observed by S-net 国際会議

    Takagi, R., Ishigami, A., Toyokuni, G., Azuma, R., Yamamoto, M.

    JpGU-AGU Joint Meeting 2020

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    SSS03-02 [S-SS03] Seismological advances in the ocean

  4. Whole-mantle P-wave tomography beneath East Asia 国際会議

    Katayama, Y., Zhao, D., Toyokuni, G.

    JpGU-AGU Joint Meeting 2020

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    SIT25-P14 [S-IT25] Structure and Dynamics of Earth and Planetary Mantles [E] Poster

  5. Seismic observations in Greenland by a joint USA and Japanese GLISN team (2011–2019) 国際会議

    Toyokuni, G., Kanao, M., Tsuboi, S.

    JpGU-AGU Joint Meeting 2020

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    MTT48-P01 [M-TT48] Cryoseismology - A new proxy for detecting surface environmental variations of the Earth -

  6. Seismic imaging of the Tohoku megathrust zone using S-net and Hi-net data 国際会議

    Zhao, D., Hua, Y., Toyokuni, G.

    JpGU-AGU Joint Meeting 2020

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    SCG61-04 [S-CG61] The Japan Trench: Learning from the 2011 M=9 Tohoku-Oki earthquake, a decade later

  7. P-wave tomography beneath Greenland and surrounding regions 国際会議 招待有り

    Toyokuni, G., Matsuno, T., Zhao, D.

    JpGU-AGU Joint Meeting 2020　2020年7月16日

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    MTT48-05 Jul 16, 2020 (Thu) 9:15 -9:30 [M-TT48] Cryoseismology - A new proxy for detecting surface environmental variations of the Earth -

  8. Changes in surface-wave phase velocities below the Greenland Ice Sheet measured from three-component ambient noise correlation method

    Genti Toyokuni, Ryota Takagi, Hiroshi Takenaka, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono

    JpGU2018　2018年5月24日

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    本人

  9. Seismic observations in Greenland by a joint USA and Japanese GLISN team (2011-2017)

    Genti Toyokuni, Dean Childs, Masaki Kanao, Yoko Tono, Seiji Tsuboi

    JpGU2018　2018年5月24日

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    本人

  10. Regional-scale cross-correlation analysis of seismic ambient noise in the Central Indonesia (2)

    Masyitha Retno Budiati, Genti Toyokuni, Tomomi Okada

    JpGU2018　2018年5月24日

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    本学学生

  11. Tomography of the source zones of the recent damaging earthquakes in Taiwan

    Genti Toyokuni, Dapeng Zhao, Kate Huihsuan Chen

    JpGU2018　2018年5月20日

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    本人

  12. グリーンランドGLISN観測の現況

    豊国 源知

    可聴下波動伝播特性による極域の多圏融合物理現象解明に関する研究集会-III　2018年3月28日

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    本人

  13. グリーンランドの3成分連続地震波形データを用いた地震波干渉法解析

    豊国 源知

    可聴下波動伝播特性による極域の多圏融合物理現象解明に関する研究集会-III　2018年3月27日

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    本人

  14. Changes in Greenland ice bed conditions inferred from seismology 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dean Childs, Dapeng Zhao

    2018 Taking the Temperature of the Antarctic Continent Workshop (TACtical Workshop)　2018年3月21日

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    本人

  15. Seasonal/long-term changes in Rayleigh-wave phase velocity at the bottom of Greenland ice sheet 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dapeng Zhao

    Fifth International Symposium on Arctic Research (ISAR-5)　2018年1月18日

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    本人

  16. Seasonal/long-term changes in Rayleigh-wave phase velocity at the bottom of Greenland ice sheet 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dapeng Zhao

    The Eighth Symposium on Polar Science　2017年12月8日

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    本人

  17. Seismology reveals ice sheet basal conditions 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dean Childs, Dapeng Zhao

    IAG−IASPEI　2017年8月2日

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    本人

  18. Seismic observations in Greenland by a joint USA and Japanese GLISN team (2011-2016) 国際会議

    Genti Toyokuni, Dean Childs, Masaki Kanao, Yoko Tono, Seiji Tsuboi

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    本人

  19. Seismological evidence for heterogeneous ice sheet basal conditions 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dean Childs, Dapeng Zhao

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    本人

  20. Future direction of Greenland broadband seismographic observation project 国際会議

    Seiji Tsuboi, Genti Toyokuni, Masaki Kanao

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    その他

  21. Regional-scale cross-correlation analysis of seismic ambient noise in the Central Indonesia 国際会議

    Masyitha Retno Budiati, Genti Toyokuni, Tomomi Okada

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    本学学生

  22. Tomographic imaging of the 2016 Kumamoto earthquake area 国際会議

    Kei Yamashita, Dapeng Zhao, Genti Toyokuni

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    本学学生

  23. The depth variations in seismic velocity and intermediate-depth seismicity in the subducting crust of the Pacific slab 国際会議

    Takahiro Shiina, Junichi Nakajima, Toru Matsuzawa, Genti Toyokuni, Saeko Kita

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

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    その他

  24. Seismological evidence for ice sheet pressure melting in Greenland 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Ryota Takagi, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono, Dean Childs, Dapeng Zhao

    Arctic Science Summit Week 2017　2017年3月31日

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    本人が主著者。発表は第4著者。

  25. グリーンランド氷床の圧力融解：地震学的証拠

    豊国源知, 竹中博士, 高木涼太, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子, Dean Childs, 趙大鵬

    可聴下波動伝播特性による極域の多圏融合​物理現象解明に関する研究集会ーII　2017年3月28日

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    本人

  26. グリーンランド地殻浅部(と氷床底部)の経年的地震波速度変化

    豊国源知, 竹中博士, 高木涼太, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子, Dean Childs, 趙大鵬

    日本地震学会2016年度秋季大会　2016年10月5日

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    本人

  27. 東北地方におけるP波異方性トモグラフィー

    山下慧, 趙大鵬, 豊国源知

    日本地震学会2016年度秋季大会　2016年10月5日

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    本学学生

  28. 2016年熊本地震震源域のP波とS波トモグラフィー

    山下慧, 趙大鵬, 豊国源知

    日本地震学会2016年度秋季大会　2016年10月5日

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    本学学生

  29. P-wave tomography of the source zone of the 2015 Bonin deep earthquake 国際会議

    Moeto Fujisawa, Dapeng Zhao, Genti Toyokuni

    JpGU and AGU to Collaborate in JpGU Annual Meetings in 2016　2016年5月22日

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    本学学生

  30. Tomography of the source zone of the 2016 South Taiwan earthquake 国際会議

    Genti Toyokuni, Dapeng Zhao, Kate Huihsuan Chen

    JpGU and AGU to Collaborate in JpGU Annual Meetings in 2016　2016年5月22日

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    本人

  31. Interpretation of seismic waveform at regional distance for determining focal depth: a case study in Sulawesi Island, Indonesia 国際会議

    Masyitha Retno Budiati, Genti Toyokuni, Tomomi Okada

    JpGU and AGU to Collaborate in JpGU Annual Meetings in 2016　2016年5月22日

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    本学学生

  32. Seismic interferometry using broadband continuous seismic waveform data from the Greenland ice sheet 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono

    JpGU and AGU to Collaborate in JpGU Annual Meetings in 2016　2016年5月22日

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    本人

  33. 東北地方太平洋沖地震域の地震波異方性トモグラフィー

    山下慧, 趙大鵬, 豊国源知, 藤澤萌人

    日本地球惑星科学連合2016年大会　2016年5月22日

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    本学学生

  34. Seismic observations in Greenland by a joint USA and Japanese GLISN team (2011-2015) 国際会議

    Genti Toyokuni, Dean Childs, Masaki Kanao, Yoko Tono, Tetsuto Himeno, Seiji Tsuboi

    JpGU and AGU to Collaborate in JpGU Annual Meetings in 2016　2016年5月22日

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    本人

  35. 北海道東部下における海洋性地殻の地震波速度と地震活動

    椎名高裕, 中島淳一, 松澤暢, 豊国源知, 北佐枝子

    日本地球惑星科学連合2016年大会　2016年5月22日

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    本学学生

  36. グリーンランド氷床における広帯域連続地震波形記録を用いた地震波干渉法解析

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    可聴下波動伝播特性による極域の多圏融合​物理現象解明に関する研究集会　2016年3月29日

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    本人

  37. グリーンランド氷床の圧力融解：地震学的証拠

    豊国 源知, 竹中 博士, 高木 涼太, 金尾 政紀, 坪井 誠司, 東野 陽子, Dean Childs, 趙 大鵬

    可聴下波動伝播特性による極域の多圏融合​物理現象解明に関する研究集会　2016年3月28日

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    本人

  38. グリーンランド氷床における広帯域連続地震波形記録を用いた地震波干渉法解析

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    GRENE北極気候変動研究事業研究成果報告会　2016年3月3日

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    本人

  39. Seismic waveform modelings for estimating influence of the ice sheet on observed seismograms 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono

    Americal Geophysical Union 2015 Fall Meeting　2015年12月14日

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    本人

  40. Quasi-Cartesian Finite-Difference Computation of Seismic Wave Propagation for a Three-Dimensional Sub-global Earth Model 国際会議

    Hiroshi Takenaka, Masanao Komatsu, Genti Toyokuni, Takeshi Nakamura, Taro Okamoto

    Americal Geophysical Union 2015 Fall Meeting　2015年12月14日

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    その他

  41. Ambient noise cross-correlation analysis using broadband continuous seismic waveform data from the Greenland ice sheet 国際会議

    Genti Toyokuni, Hiroshi Takenaka, Masaki Kanao, Seiji Tsuboi, Yoko Tono

    The Sixth Symposium on Polar Scince　2015年11月16日

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    本人

  42. グリーンランド氷床における広帯域連続地震波形記録を用いた地震波干渉法解析

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地震学会2015年度秋季大会　2015年10月26日

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    本人

  43. 2015 年小笠原西方沖深発地震域のP 波トモグラフィー

    藤澤萌人, 趙大鵬, 豊国源知

    日本地震学会2015年度秋季大会　2015年10月26日

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    本学学生

  44. 北極域の地震活動・構造・テクトニクス

    戸田茂, 金尾政紀, 豊国源知, 坪井誠司

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    その他

  45. 日本列島下の遠地地震Ｐ波・Ｓ波トモグラフィー

    藤澤萌人, 趙大鵬, 豊国源知, 北川弘樹

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    本学学生

  46. 「雪氷圏地震学」の最近の動向

    金尾政紀, 坪井誠司, 豊国源知, 古本宗充

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    その他

  47. グリーンランド氷床モニタリング計画（GLISN）のグローバル地震学における意義

    坪井誠司, 豊国源知, 金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    その他

  48. 長大距離地震波動伝播シミュレーションのための地球の曲率を考慮した計算スキーム

    竹中博士, 豊国源知, 中村武史, 小松正直, 岡元太郎

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    その他

  49. グリーンランド氷床モデルを用いた地震波伝播モデリング

    豊国源知, 竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    本人

  50. 北海道地域下の3次元Ｐ波異方性速度構造

    鳥本達矢, 趙大鵬, 豊国源知, 北川弘樹, 藤澤萌人

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2015年5月24日

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    本学学生

  51. グリーンランド氷床観測点データを用いた波動伝搬モデリング

    極域における氷床ダイナミクスと氷河地震の活動度・発生過程に関する研究集会　2015年2月6日

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    本人

  52. グリーンランド氷床での広帯域リアルタイム地震観測網の構築

    極域における氷床ダイナミクスと氷河地震の活動度・発生過程に関する研究集会　2015年2月6日

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    本人

  53. Seismic Observations on Greenland Ice Sheet By a Joint USA and Japanese Glisn Team (2011-2014) 国際会議

    Genti Toyokuni, Masaki Kanao, Yoko Tono, Tetsuto Himeno, Seiji Tsubo, Dean Childs, Trine Dahl-Jensen, Kent Anderson

    Americal Geophysical Union 2014 Fall Meeting　2014年12月15日

  54. グリーンランド氷床における広帯域リアルタイム地震観測網の構築

    Dean Childs, 金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人, 坪井誠司, Kent Anderson

    日本地震学会2014年度秋季大会　2014年11月24日

  55. Seismic and GPS Observations on Greenland Ice Sheet by the Japanese GLISN Team (2011-2013), and a Plan for the 2014 Season 国際会議

    Masaki Kanao, Yoko Tono, Tetsuto Himeno, Seiji Tsuboi

    International Symposium on Geodesy for Earthquake and Natural Hazards (GENAH) 2014　2014年7月22日

  56. グリーンランド氷床モデルを用いた地震波伝播モデリング

    竹中博士, 金尾政紀, 坪井誠司, 東野陽子

    日本地球惑星科学連合2015年大会　2014年5月24日

  57. 地形を考慮した準円筒座標系地震波伝播モデリング-グリーンランド氷床上の地震波形への応用-

    竹中博士, 岡元太郎, 趙大鵬, 金尾政紀, 坪井誠司

    日本地球惑星科学連合2014年大会　2014年4月28日

  58. 日本隊によるグリーンランド氷床上での地震観測(2011-2013)，および2014年の観測計画

    金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人, 坪井誠司

    日本地球惑星科学連合2014年大会　2014年4月28日

  59. Accurate and efficient modeling of seismic wave propagation - Axisymmetric 2.5-D approach and its applications - 国際会議

    Hiroshi Takenaka, Dapeng Zhao

    19th Workshop on Sustained Simulation Performance　2014年3月27日

  60. Seismic waveform modeling for IPY and GLISN broadband data 国際会議

    A Special Workshop on "Recent Advance in Polar Seismology" - Global Impact of the International Polar Year -　2014年3月26日

  61. GLISNデータを用いた地震波形解析へ向けて

    金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人, 坪井誠司, 竹中博士

    極域における氷河地震の活動度と発生過程に関する研究集会　2014年2月5日

  62. これまでのGLISN観測と2014年度の計画

    東野陽子

    極域における氷河地震の活動度と発生過程に関する研究集会　2014年2月5日

  63. Quasi-cylindrical 2.5-D wave modeling with a moment-tensor point source and the anelastic attenuation 国際会議

    Hiroshi Takenaka, Taro Okamoto, Dapeng Zhao

    American Geophysical Union 2013 Fall meeting　2013年12月9日

  64. 準円筒座標系2.5次元波動モデリング(3)-非弾性減衰-

    竹中博士, 岡元太郎, 趙大鵬

    日本地震学会2013年度秋季大会　2013年10月7日

  65. GLISN広帯域地震観測網によるグリーンランド氷床モニタリング

    金尾政紀, 東野陽子, 姫野哲人, 坪井誠司, Dean Childs, Kent Anderson

    日本地震学会2013年度秋季大会　2013年10月7日

  66. グリーンランド日米共同観測点保守と地震波伝播モデリング

    極域における固体地球の振動特性・不均質構造・ダイナミクス解明に関する検討会　2013年3月27日

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    発表日：2013年3月27日

  67. Japanese contribution to the GreenLand Ice Sheet monitoring Network (GLISN) 国際会議

    Masaki Kanao, Yoko Tono, Tetsuto Himeno, Seiji Tsuboi

    Third International Symposium on the Arctic Research (ISAR-3)　2013年1月14日

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    発表日：2013年1月15日

  68. Modeling of the Lunar Global Seismic Wave Propagation 国際会議

    Hiroshi Takenaka, Yoshiaki Ishihara, Dapeng Zhao

    American Geophysical Union 2012 Fall meeting　2012年12月3日

  69. Japanese contribution to the GreenLand Ice Sheet monitoring Network (GLISN) 国際会議

    The 3rd Symposium on Polar Science　2012年11月26日

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    発表日：2012年11月28日 セッション名：特別セッション 「これからの北極研究」

  70. モーメントテンソル点震源を用いた準円筒座標系2.5 次元波動モデリング

    竹中博士, 岡元太郎, 趙大鵬, 伊藤喜宏, 長谷川昭

    日本地震学会2012年度秋季大会　2012年10月16日

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    発表日：2012年10月18日 発表番号：D22-03 セッション名：「地震の理論・解析法」

  71. 南極大陸内陸部の観測地震波形に氷床が与える影響について

    竹中博士, 金尾政紀

    日本地球惑星科学連合2012年大会　2012年5月20日

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    発表日：2012年5月23日 発表番号：SSS27-P04 セッション名：「地震波伝播：理論と応用」

  72. 全月球地震波伝播モデリング

    竹中博士, 石原 吉明, 趙大鵬

    日本地球惑星科学連合2012年大会　2012年5月20日

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    発表日：2012年5月23日 発表番号：PPS25-16 セッション名：「月の科学と探査」

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共同研究・競争的資金等の研究課題 11

  1. 南西諸島における強震動予測の高精度化に向けた海陸統合地下構造モデルの構築

    竹中 博士, 岡元 太郎, 山田 伸之, 豊国 源知, 中村 武史

    2022年4月1日 ～ 2026年3月31日

  2. グリーンランドを中心とした北極地域下における地殻・マントル構造の包括的高精度推定

    豊国 源知

    2022年4月1日 ～ 2026年3月31日

  3. 最先端の地震波トモグラフィー法による巨大地震震源域の３次元構造の解明

    趙 大鵬, 豊国 源知

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    S-netで記録された走時データを用いて2011年東北地方太平洋沖地震(Mw9.0)震源域の3次元速度構造を調べた結果,この大地震の破壊は,深い側の硬い岩石と浅い側の柔らかい岩石との構造境界から開始したことがわかった.浅い側の比較的に柔らかい岩石は太平洋プレートが沈み込む日本海溝にまで続いており,このような柔らかい岩石では破壊を止めることができず,海溝近傍まで大きなすべりが及び,大津波が発生したと思われる(Hua & Zhao et al.2020,Nature Communications 11,1163). 基盤観測網で記録された近地地震の波形データを用いて2018年胆振東部地震(M6.7)震源域の３次元P波とS波減衰構造を推定した結果,この地震が東北日本弧と千島弧の衝突で起こり,またその発生が沈み込んでいる太平洋スラブ脱水の影響を受けたことが分かった.同じタイプの大地震が北海道南部地域で今後また起こりうると思われる (Hua & Zhao et al.2019,Scientific Reports 9,13914). 大量の近地地震走時データを用いて2018年Anchorage地震(Mw7.1)と1964年アラスカ巨大地震(Mw9.2)震源域の３次元P波とS波速度構造及びポアソン比分布を推定した結果,以下のことがわかった.(1) 2018年Anchorage地震が太平洋スラブの中で起こった正断層型の地震で,震源域に顕著な低速度・高ポアソン比の異常体が存在する;(2) 1964年アラスカ巨大地震の震源がスラブ境界面上おける構造の急変部に位置し,その上の北米プレートに高ポアソン比異常体が存在する;(3)スラブの脱水と震源域の構造不均質がこれらの大地震の発生に影響を及ぼした(Gou & Zhao et al.2020,Geochem.Geophys.Geosyst.21).

  4. 地震学的手法によるグリーンランド氷床の底部融解の準リアルタイム検出

    豊国 源知

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2018年4月1日 ～ 2022年3月31日

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    R2年度は，[研究1]グリーンランドとその周辺地域下の等方性トモグラフィー，[研究2]異方性トモグラフィー，および[研究3]グリーンランド氷床の非弾性減衰（Q値）の測定，という3つの研究を主に行った． [研究1]は昨年度からの継続で，解の信頼度を示す分解能テストと，結果の解釈をさらに充実させ，国際誌に2編のフルペーパーとして出版した（Toyokuni, Matsuno & Zhao, 2020a, 2020b, JGR）． [研究2]の異方性トモグラフィーは，地震波速度が方位によって異なる「地震波速度異方性」をトモグラフィー的に3次元で明らかにする手法である．異方性はマントルの流動に伴う鉱物の結晶の選択配向やマントルプルームの形状等で引き起こされるので，異方性トモグラフィーはマントルのダイナミクスを知る手掛かりとなる．得られた異方性のパターンはアイスランドプルームの上昇に伴う理論予測とよく一致し，他の研究で指摘されていたアイスランド下のマントルのbackground flowの存在も確かめられた．この成果は国際誌にフルペーパーとして投稿した（Toyokuni & Zhao, 2021, ESS, 査読中）． [研究3]は，GLISN観測網で得られたレイリー波の観測波形と，3次元モデリングで得られた理論波形とを比較してQ値を測定したものである．結果として，氷床は極めて高い減衰性を示すことと，その空間分布が明らかとなった．Q値は氷床内部の温度状態や構造を反映しており，減衰が周囲よりも弱い場所は，氷床が大規模に融解・再凍結して，気泡の混じらない氷が発達している場所と推察された．この成果は国際誌にフルペーパーとして出版された（Toyokuni, Komatsu & Takenaka, 2021, JGR）．

  5. 可聴下波動伝播特性による南極域の多圏融合物理現象解明と温暖化影響評価

    金尾 政紀, 山本 真行, 岩田 貴樹, 平松 良浩, 石原 吉明, 長尾 大道, 坪井 誠司, 豊国 源知, 家森 俊彦, 古本 宗充

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：National Institute of Polar Research

    2014年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    南極昭和基地の地震計と微気圧計の周波数解析により、脈動と微気圧擾乱の短時間変動、日周・季節・経年変化を求めた。また同基地の地震検知率を海氷分布と比較・統計解析を行い、気象・気候・温暖化の影響を検討した。さらにリュツォ・ホルム湾域のアレイ観測網を用いて、氷河地震や氷震微動の時空間分布、周波数・波動伝播特性を調べた。 広域データを利用し、内陸部や西南極の氷河地震活動や音源を比較検討した。また砕氷船の走行観測により、南大洋上の大気・海面擾乱による南極表層環境への影響を精査した。波動伝播モデリングにより多圏間の物理相互作用メカニズムを推定し、観測による脈動・微気圧擾乱と比較して温暖化の影響を評価した。

  6. 島の強震動と津波：地形と海を含む３次元構造モデルに基づくシームレスな予測の実現

    竹中 博士, 岡元 太郎, 山田 伸之, 中村 武史, 豊国 源知, 村越 匠, 小松 正直

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Okayama University

    2014年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    現在立ち遅れている島の強震動と津波の予測の高精度化を図るため、南西諸島を例として以下の３つのテーマについて研究し、成果を得た。我々が先に構築した陸海地形及び地盤から沈み込む海洋スラブまでを含む南西諸島の地下構造モデル暫定版の改良を図った（サブテーマ１）。次に３次元地下構造モデルを用いて、地震動・地殻変動・津波を統合的にシミュレーションするシステム（サブテーマ２）を実現し、地震発生に伴う一連の現象について、シームレスに予測することが可能となった。さらに、遠地実体波記録を用いて南西諸島域で発生する中規模以上の地震の震源を高精度で決定するシステム（サブテーマ３）を実現し、その有効性を検証した。

  7. グリーンランドで観測される地震波形に与える氷床の影響の解明

    豊国 源知

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月 ～ 2018年3月

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    近年は南極・グリーンランドともに氷床上での地震観測が行われているが、理論的に氷床が観測波形に与える影響を調べた研究はなかった．我々は局地的な地震波伝播を効率良くモデリングできる数値計算手法を開発し，現実的な氷床モデルを用いた理論地震波形計算を行った．その結果，氷床内部にS波がトラップされて形成される地震波相「Le波」の存在が理論的に予測された．また氷床底部に感度を持つ表面波を観測することで，その位相速度の季節・経年変化のパターンが，氷床底部の温度状態(凍結か融解か)の違いによって逆転する可能性を見出した．この結果は，氷床底部からの氷の融解を直接的にモニタリングできる可能性を秘めており興味深い．

  8. 広帯域地震観測によるグリーンランド氷河地震の発生過程の解明

    坪井 誠司, 金尾 政紀, 豊国 源知, 東野 陽子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

    2012年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    研究計画期間中には、毎年夏季にグリーンランド氷床観測点ICESGで観測点維持作業を実施した。グリーンランド氷床上では冬季に太陽電池パネルを埋める程度の規模で降雪があり、観測を継続するための観測維持作業が必須となる。観測点では太陽電池パネルや衛星電話用のアンテナ等を十分高い位置に露出させ、観測を継続できるようにした。グリーンランド氷床で発生する氷河地震のメカニズムを研究するために、その背景にある氷河流動変動を解析するために広帯域地震計の上下動成分を用いた地震波干渉法解析を行い、冬季の積雪による圧力の増加が氷床底部の圧力融解を引き起こし、地震波速度の低下をもたらした可能性があることが分かった。

  9. 島の強震動予測：海陸分布・陸地形・海水・海底地形・地下構造の総合効果の解明と予測

    竹中 博士, 岡元 太郎, 山田 伸之, 中村 武史, 豊国 源知, 村越 匠, 藤岡 慧, 上田 拓哉

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2011年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    立ち遅れている島の地震動予測の高精度化を目指して、南西諸島の島々においてアレイ微動探査を実施し、観測地点直下の１次元深部地盤構造モデルの推定を行い、地盤構造の概要と震動特性を明らかにした。得られた深部地盤構造に加えて南西諸島周辺域のプレート形状や地殻構造に関する利用可能な情報を収集し、陸地形・海底地形と地盤から最上部マントルまでの島弧及びフィリピン海スラブを含む南西諸島全域にわたる強震動予測のための３次元地下構造数値モデルを構築した。さらに中規模地震に基づいた地震動シミュレーションを実施し、構築した陸海統合３次元地下構造数値モデルが同地域の強震動予測にとって有効であることを確認した。

  10. 極域地震波記録を用いたJフェーズの検出および地球内核のS波速度異方性の検討

    豊国 源知

    2009年 ～ 2011年

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    研究最終年度の本年は、昨年度から引き続き南極および北極の観測網で記録された遠地地震波形記録を用いて地球内核中をS波として伝搬するコアフェーズ「PKJKP」の検出を試みたが、検出には至らなかった。本課題のスタート直前には、PKJKPの検出を報告する論文が2編出版されていたが(Cao et al., 2005, Science; Wookey & Helffrich, 2008, Nature)、本年には検出可能性に否定的な研究が報告された(Shearer et al., 2011, GJI)。極域氷床上の地震波形データには、氷や雪の影響で水平動成分に特にノイズが多く、検出はさらに困難なものと考えられる。 以上のことから本年は、極域の氷床上での地震波形データに氷床がどの程度影響を与えるかを定量的に評価することに研究の主眼を置いた。厚さが3km一定で、密度・地震波速度も一定の簡単な南極氷床モデルを作成し、ピュアな横ずれ型震源から励起される卓越周期30sのP波・S波の計算を行ったところ、氷床の効果はほとんど見られないことがわかった。地震波の鉛直成分の空間解像度は波長の1/8程度以上であることが知られているが、周期30sではP波・S波の波長がともに氷床の厚さに比べて長すぎるため、氷床の影響は見られなかったものと考えられる。よって30sよりも短い周期で計算を行う必要があるが、現在の計算機環境では30sの計算に約5日要しており、単純に周期を短くすることは実質上不可能であった。そこで本年は、シミュレーションの際にS波のみを励起する震源(トルク型震源)を用い、方程式のP波に関する部分を落とすことと、S波が地球の外核以深を伝搬しない性質を利用して計算領域を縮小することで、S波のみであるが30sより短周期での計算を実現した。卓越周期60s,30s,20s,10sの4つのケースで理論波形計算を行った結果、60sと30sでは氷床の影響がほとんど見られなかったのに対し、20sでは氷床上の観測波形に1.4倍程度の顕著な振幅の増幅が現れた。また10sの場合は1.6倍強のさらに顕著な増幅に加え、氷床内部の多重反射を反映したと考えられる後続波が見られることがわかった。振幅の増幅は、基盤岩の上にやわらかい堆積物が乗っている場合と同様の原理である。今回の計算により、氷床上で観測された30s以下の短周期地震波形では氷床の影響が顕著になることと、影響のオーダーを明らかにすることができた。

  11. 準球座標系差分法を用いた波形インバージョンによる地球内核の内部不均質構造の推定

    豊国 源知

    2006年 ～ 2008年

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    本年度は、球座標系での差分スキームに媒質の非弾性減衰の効果を導入した。また補間を用いて地球中心を通過する波を安定に計算するスキームを開発し、現実的な任意の不均質構造、非対称震源、非弾性減衰の効果を考慮した全地球構造断面上での地震波動場計算プログラムがひと通り完成した。 観測される地震波は媒質の非弾性の影響で減衰している(=非弾性減衰)ため、現実的な地震波の計算には非弾性の考慮が不可欠である。媒質の非弾性は、粘弾性体の構成方程式によってモデル化できる。しかしこの方程式は、時間領域では畳み込み積分で表されることから、時間解法である差分法での粘弾性の取り扱いは難しく、1980年代後半にメモリー変数が導入されて以来、デカルト座標系での計算で徐々に実用化されてきた。本研究ではメモリー変数を用いて、球座標系での差分計算に初めて非弾性減衰を導入した。 また地球中心(r=0)は球座標系での支配方程式の特異点であるため、地球中心を通過してくる波をモデリングするためには、特異点問題を回避するスキームの導入が必要である。これまで中心付近のみデカルト座標系や円筒座標系での支配方程式を解き、座標変換で球座標系での値に引きなおすスキームを用いていたが、結果が計算に使うパラメータに大きく依存し、設定によっては発散する場合も見られた。本年度は地球中心での物理量を補間で与えることでスキームを開発し、パラメータ設定によらず安定に解けることを確認した。

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その他 8

  1. グリーンランド氷床モデルを用いた3次元理論地震波形計算

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    北極グリーンランドでは2009年から広帯域地震観測が続けられており，氷床の影響を受けた地震波形が多数観測されている．これらは波形を用いた地下構造解析の際はノイズとなる一方，氷床の内部構造や時間変化を調べる手がかりともなる．本研究課題は，最も現実に近い理論地震波動場を計算できる3次元シミュレーションにより，氷床の影響を受けた地震波動場の生成メカニズムを明らかにすることを目的とする．

  2. グリーンランド氷床における広帯域地震観測

  3. グリーンランド氷床における広帯域地震観測

  4. グリーンランド氷床モデルを用いた2.5 次元理論地震波形計算

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    氷床の影響を受けた地震波形を地下構造の解析等に利用する場合は，十分に氷床の影響を除去しないと精度良い解析は望めない．一方で，氷床による波形の大きな変形は，浅い地震の震源決定，氷床内部の構造とその時間変化の解析等に利用できる可能性も秘めている．そこで本研究課題では，グリーンランド氷床によって励起された地震波動場とその励起メカニズムを，現実的な地形，氷床厚，地殻・マントル構造モデルを用いた理論地震波形計算で明らかにすることを目的とする．

  5. グリーンランド氷床における広帯域地震観測

  6. グリーンランド氷床における広帯域地震観測

  7. 球座標系2.5次元差分法による地球・火星・月の全球地震波伝播モデリング

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    既存の地球・火星・月の内部構造モデルと震源に関する情報を用いて，これらの天体の内部を伝播する地震波を，高周波数まで精度よくシミュレーションする．また3 天体におけるシミュレーション結果を比較検討することで，それぞれの天体の地震波伝播の特徴を抽出する．

  8. グリーンランド氷床における広帯域地震観測

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