観測および人工地震系列に対するウェーブレット法に基づくマルチフラクタル解析
| Autor: | ENESCU, Bogdan, ITO, Kiyoshi, STRUZIK, Zbigniew R. |
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| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2004 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | 京都大学防災研究所年報. B. 47:743-755 |
| ISSN: | 0386-412X |
| Popis: | 本論文では地震の時系列パターンの解析，特にマルチフラクタル解析にウェーブレット変換を導入した。最初にルーマニア，ブランチャ地方における中深発地震の解析を行い，次に1995年兵庫県南部地震付近のやゝ広範囲に発生する浅発地震の解析を行った。両解析にはデクラスターを施したデータセットを用いた。前者のルーマニアにおける地震はモノフルクタルでランダムであるという結論を得た。しかし，後者では大小2つのスケールにおいて，違ったフラクタル構造を示す。すなわち，小さなスケールではマルチフラクタル構造，大きいスケールではモノフラクタル構造を示すことがわかった。また，大きいスケールでのホルダーべき係数は0.8であり，これは長期記憶過程(LRD = longrangedependence)を 示すものである可能性がある。これを調べるためにさらに2つの人工的な時系列を作り同じような解析を行った。一つはETASモデルに基づくもので，予想通り有意なLRDは見いだせなかった。もう一つは3次元半無限媒質中におけるcellular faultによる時系列である。この時系列は明瞭な擬似周期性を示すことがわかった。これらのことから，マルチフラクタル構造が示す違ったスケールが異なった周期の活動パターンを示すことが推測される。 This study introduces a new approach (based on the Continuous Wavelet TransformModulus Maxima method) to describe qualitatively and quantitatively the complextemporal patterns of seismicity, their multifractal and clustering properties in particular.Firstly, we analyse the temporal characteristics of intermediate depth seismic activity in theVrancea region, Romania. The second case studied is the shallow, crustal seismicity, whichoccurred in a relatively large region surrounding the epicentre of the 1995 Kobeearthquake. In both cases we have declustered the earthquake catalogue before analysis.The results obtained in the case of the Vrancea region show that for a relatively large rangeof scales, the process is nearly monofractal and random (does not display correlations). Forthe second case, two scaling regions can be readily noticed. At small scales the seriesdisplay multifractal behaviour, while at larger scales we observe monofractal scaling. TheH?lder exponent for the monofractal region is around 0.8, which would indicate thepresence of long-range dependence (LRD). This result might be the consequence of thecomplex oscillatory or power law trends of the analysed time series. In order to clarify theinterpretation of the above results, we consider two "artificial" earthquake sequences.Firstly, we generate a "low productivity" earthquake catalogue, by using the ETAS model.The results, as expected, show no significant LRD for this simulated process. We alsogenerate an event sequence by considering a cellular fault embedded in a 3-D elastic halfspace.The series display clear quasi-periodic behaviour, as revealed by simple statisticaltests. The result of the wavelet-based multifractal analysis shows several distinct scalingdomains. We speculate that each scaling range corresponds to a different periodic trend ofthe time series. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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