配属先研究室を悩み中の学生の皆様へ — 候補となる研究テーマの解説 (前田裕太)
Potential research themes for future students in my laboratory
(by Yuta Maeda)
全体的な説明は
こちらのページ
をご覧ください。
以下は上記ページにある「具体的な研究テーマの例は?」に列挙した
個々の研究テーマ候補についての説明です。
First, read
this page
for overall description.
Below, I explain individual research themes listed in the table of
“What are examples of research themes?” section
in the linked site.
【火山性地震1】
火山性地震2007年噴火前の超長周期地震の発生源の再推定
[Volcanic earthquakes 1]
Re-estimation of the source of very long period event
before the 2007 eruption
皆さんは地震の揺れを体験したことがあるでしょうか?
普通は1秒間に1サイクル（1 Hz）あるいはそれ以上の速い揺れですよね。
高層ビルの上層階にいるときにはもっとゆっくりした揺れを経験するかもしれません。
Have you experienced seismic shaking?
Usually, the shaking is relatively rapid,
typically one cycle in 1 s (1 Hz) or faster.
You may feel slower oscillations at upper floors in a tall building.
火山の超長周期地震とは数秒〜数十秒かけて1サイクルするような非常にゆっくりした振動です。
体に感じない小さな揺れですが、
振動の速さは高層ビルの上層階にいるときのようなゆっくりしたものです。
火山ガスなどの流体が岩盤を揺することで起きると考えられており、
流体の動きを知る上で重要なシグナルです。
Very long period (VLP) events at volcanoes are
extremely slow oscillations that take several to several tens of seconds
in each cycle of oscillation.
The oscillations of VLP events are too small to be felt by humans,
but the frequencies of the oscillations are close to
those at upper floors in a tall building.
The VLP events important signals to investigate the subsurface fluids,
e.g., volcanic gas, because the events are considered to be caused by
fluids that excert the forces to surrounding rocks.
超長周期地震が毎日のように起きている火山もあればほとんど起きない火山もあります。
御嶽山の超長周期地震は比較的稀な方ですが
- 2007年噴火の約2ヶ月前
- 2014年噴火の数十秒前
- 2022年の地震活動活発化時
- 2025年の地震活動活発化時
など、主に噴火などの主要な出来事に同期して過去に何度か発生しています。
このうち2014年、2022年、2025年の超長周期地震はいずれも
噴火口の真下の標高1400 m前後（大昔の噴火の噴出物層内）で発生したと推定されており、
普通の（速い揺れを伴う）火山性地震が日頃発生しているエリア内です。
一方、2007年の超長周期地震の発生源は
先行研究（Nakamichi et al., 2009）で山頂から2 kmほど南西の標高600 mに求まっており、
噴火口や近年の地震活動域から離れています。
The occurrence frequencies of VLP events at volcanoes show a large variety;
the VLP events are observed almost every day at some volcanoes,
while they are seldomly observed at some other volcanoes.
At Mt. Ontake, VLP events are relatively rare
but have been observed several times,
mainly associated with eruptions or other significant events,
including:
- two months before the 2007 eruption,
- several tens of seconds before the 2014 eruption,
- during seismic unrest in 2022, and
- during seismic unrest in 2025.
The VLP events in 2014, 2022, and 2025 are estimated to have occurred
at around 1400 m above sea level
(in the layer of old eruptive deposits)
beneath the eruptive craters;
these source locations are in the seismogenic region of
ordinary volcanic earthquakes that show rapid oscillations.
On the contrary, the 2007 VLP event was estimated to have occurred at
600 m above sea level beneath approximately 2 km southwest from the summit
(Nakamichi et al., 2009),
which is distant from eruptive craters and current seismogenic region.
2007年とそれ以降の超長周期地震の発生源位置に見られるこうした違いが本当なのかを
最新の知見を使って検証するのが本研究のテーマです。
2007年の超長周期地震の発生源の推定が行われた2007〜2009年頃に比べ、
現在では御嶽山の地下構造がよく分かっています。
また、私が開発した技術を使えば地震波形に含まれる地面が傾く成分（傾斜）を考慮できます。
これらの知見や技術を解析に取り入れて2007年の超長周期地震の発生源の推定をやり直します。
これにより、2007年の超長周期地震が本当に噴火口や震源域から離れた深い場所で起きたのか、
それとも実は2014年以降の超長周期地震の発生源と近い場所で起きていたのかが
明らかになると期待されます。
In this research theme, you examine the difference in source locations
between 2007 and later VLP events using recent knowledges.
The subsurface structure of Mt. Ontake is better known now
than in 2007-2009 when the 2007 VLP source was estimated.
The tilt component in seismic records can be taken into account
using a technique developed in my previous study.
You re-estimate the 2007 VLP source
using these knowledges and technologies.
The expected outcome is to identify whether
the 2007 VLP event actually occurred at a deep location
distant from eruptive craters and seismogenic region,
or at a location close to the 2014 and later VLP sources.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
- 卒業論文
（修士課程に進学しない方）
Bachelor thesis
(for students who do not continue in master course)
- 修士論文
（学部で数学・物理学などの基礎を学んでいない他大出身者で博士課程に進学予定の無い方）
Master thesis
(for students who did not learn the basics needed to perform the research,
for example mathematics and physics, in the undergraduate course
and do not plan to proceed to doctor cource)
研究室在籍期間は卒業論文が1年、修士論文が2年ですが、
実際に研究に充てられる期間はこれよりも短くなります。
研究を始める前にいくつかの基礎的な事項を学ぶ時間が必要だからです。
特に、上に挙げた条件に当てはまる方は研究に充てられる期間が短くなると考えられます。
本テーマはそのような方でも十分に実施可能です。
この研究は実施すべき解析が明確で、
解析のためのコンピュータプログラムも私が開発したものを利用できるからです。
You stay in labolatory for one year in bacholor thesis
and two years in master thesis;
however, not all these periods are available for your research
because you have to learn some of the basics before starting the research.
Actual research period is expected to be particularly short
for students who match either of the two cases listed above.
Even for such students, this research theme is possible
because the analysis that you have to do is clear and
you can use existing computer programs developed in my previous studies.
【火山性地震2】
2014年噴火中の地震波形記録の解析
[Volcanic earthquakes 2]
Analysis of syn-eruptive seismic records in 2014
御嶽山2014年噴火は9月27日11:52:30頃に始まり、
噴火様式を3種類変えながらこの日の18時頃まで強い噴火が続きました（Oikawa et al., 2016）。
地震波を用いた2014年噴火過程の研究ではこれまで噴火開始前の記録が主に用いられており、
噴火が起きている最中（11:52:30以降）の記録はほとんど解析されていません。
そこで本研究では噴火中の地震波形記録の解析を行います。
The 2014 eruption of Mt. Ontake started at around 11:52:30 on September 27.
Strong eruption continued until ~18:00 on this day,
showing three different eruption styles (Oikawa et al., 2016).
Previous studies of the processes of this eruption
based on seismological approaches
have focused on records before the onset of the eruption;
syn-eruptive records after 11:52:30 have not been analyzed.
Therefore, you analyze the syn-eruptive seismic records for your thesis.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
2014年噴火の最中の地震波形記録がこれまで解析されてこなかった理由は
ひとつにはそれだけ解析が難しい記録だからです。
どんな手法を使ってどんな解析を行えばよいか、
それによってどんな情報を引き出せるか、
私自身も具体的なアイデアがあるわけではありません。
そのため、具体的に何をやるかを学生自身で主体的に考えながら研究を進める必要があり、
ハイレベルな研究テーマです。
とはいえ100かゼロかで考える必要はありませんので卒論・修論レベルでも実施可能です。
例えば次のような目標感で進めると良いと思います。
The 2014 syn-eruptive seismic records have not been analyzed
partially because of its difficulty.
Actually, I have no exact idea on
what analysis method should be used
and what information can be derived from the analysis.
Students are required, not only to do analysis
but to consider what analysis you should do.
Nevertheles of this high-level requirement,
this research theme is adaptable to bachelor and master levels
because you need not consider the expected outcome to be all or nothing.
Below, I show examples of the goals of your thesis
depending on your levels.
- 卒業論文の場合:
丹念に波形を眺めて気づいた特徴を書き出す。
それらの特徴を定量化する方法を自分なりに考えてコンピュータプログラムで実装してみる。
In case of bachelor thesis:
Look at the waveforms carefully and
write their features that you are aware of.
Consider how to quantify these features
and implement it in a computer program.
- 修士論文の場合:
観測された噴火中の振動の発生源に関する何らかの情報
（例えば振動源の位置、発震機構とその強さ、周波数特性等）
を解析によって求め、その時間的推移と噴火様式の推移との対応関係を調べる。
In case of master thesis:
Perform data analyses to derive some information
of the source of the observed syn-eruptive oscillations
(for example, the source location, focal mechanism and its intensity,
and frequency characteristics),
and examine the relation between its temporal evolution
and the temporal changes in eruption styles.
- 博士論文の場合:
観測された噴火中の振動の発生源に関する有用な情報を解析によって求め、
その時間的推移と噴火様式の推移との対応関係を調べる。
更に、それらの解析結果を説明する地下のプロセスの定量的な物理モデルを作成する。
そのモデルに基づいて噴火中に地下でどのような現象が起きていたかを推察する。
In case of doctor thesis:
Perform data analyses to derive useful information
of the source of the observed syn-eruptive oscillations,
and examine the relation between its temporal evolution
and the temporal changes in eruption styles.
Develop a quantitative physical model of the subsurface processes
to explain the results of the data analysis.
Based on the model, investigate the subsurface phenomenon
that are considered to have occurred during the eruption.
【火山性地震3】
2022年, 2025年噴火未遂時の傾斜変動源の推定
[Volcanic earthquakes 3]
Estimation of the source of a tilt change
during failed eruptions in 2022 and 2025
御嶽山の最後の噴火は2014年ですが（2026年9月末現在）、その後の2022年と2025年に
「地震計の記録から見てあと1歩で噴火が起きていたと思われる事件」（噴火未遂）が観測されました。
2014年噴火の開始直前の数分間（2014年9月27日11:45〜11:52:30）とそっくりなシグナルが
2022年2月23日14:15〜14:22と2025年1月21日16:05〜16:11に発生したのです
（Maeda et al., 2026）。
具体的に観測された現象は
- 数分間で数十回という極めて高頻度の地震活動
- 山頂直下にしては規模の大きな地震
- 震源移動（震源位置が時間とともに浅部へ移動）
- 微動（地震のような単発的な現象とは違い、地震波の振幅が大きい状態が継続）
- 超長周期地震（【火山性地震1】」参照）
- 傾斜変動（地表面が傾く変動、山体の膨張又は収縮の結果と思われる）
です。数分間という短い時間の間にこれらの現象が同時発生的に起こりました。
Although the last eruption of Mt. Ontake was in 2014
(as of the end of September 2026),
failed eruptions
(seismic signals suggesting that the volcano was almost to erupt)
were observed in 2022 and 2025.
The observed signals from 14:15 to 14:22 on February 23, 2022,
and from 16:05 to 16:11 on January 21, 2025,
were similar to the signals from 11:45 to 11:52:30
(several minutes before the onset of an eruption)
on September 27, 2014 (Maeda et al., 2026).
During these several minutes,
signals listed below occurred simultaneously:
- seismicity at extremely high rate
(several tens of earthquakes during the several minutes),
- shallow volcanic earthquakes of abnormaly large magnitudes,
- migration of hypocenters from deeper to shallower part,
- tremor (continuous large amplitude oscillations),
- VLP events (see [Volcanic earthquakes 1]), and
- tilt change of the ground surface
(likely attributed to inflation or deflation of the volcano).
これらの現象は多量の火山性流体が上昇して
流体上昇を阻害している大昔の噴火の噴出物層（古期御嶽）の下に蓄積し、
圧力上昇や地下水の急激な気化が起きた結果、
流体が古期御嶽層を破壊しながら膨張・上昇することで起きたのではないかと想像されます
（Maeda et al., 2026）。
但しこれは震源の位置（地下構造との位置関係）や震源移動、現象の時間的推移に基づく推測です。
2022年と2025年の事例に関しては
微動、超長周期地震、傾斜変動の発生源の位置やメカニズムが分かっていません。
そこで、それらを解析によって求めるのが本研究のテーマです。
The following scenario has been proposed
as the source process of these events (Maeda et al., 2026):
abundant volcanic fluids migrated upward and accumulated beneath
a low-permeable layer of old eruptive deposits (OED)
and caused a pressure increase or rapid vaporization of underground water,
which broke the OED and inflated and migrated upward further.
This scenario is based on
the locations of hypocenters (relative to structural features),
migration of the hypocenters, and temporal evolution of the phenomenon.
The source locations and mechanisms of
the tremors, VLP events, and tilt changes in 2022 and 2025
have not been resolved.
The goal of this research theme is to investigate
the source locations and mechanisms of these signals
by data analysis.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
2022年と2025年の噴火未遂時の微動、超長周期地震、傾斜変動は
発生している数分間の最中に発生源の位置やメカニズムが大きく変化したことが
観測波形の特徴から示唆されます。
このような発生中に位置・メカニズムが変化するシグナルの発生源は
既存のアルゴリズムでは求められないため、
解析手法の開発から行う必要があり、相応の研究期間（年数）と学識レベルが求められます。
したがって博士課程向き（修論で取り組むなら名大内でもトップクラスの超優秀学生向き）です。
The waveform records of the tremor, VLP events, and tilt changes
during the failed eruptions in 2022 and 2025 suggest thta
the source locations and mechanisms changed significantly
during the occurrences of these signals in several minutes.
Existing algorithms for estimate the source locations and mechanisms
are not applicable to these temporality changing signals.
You have to develop a new algorithm,
which requires a certain amount of research period (years)
and high-level of academic background.
Therefore, this research theme is suited to a doctor thesis,
or may be suited to a master thesis
for top-level students at Nagoya University.
【火山性地震4】
定常的に発生する長周期地震・微動の波形の特徴の調査と（可能なら）発生過程の推定
[Volcanic earthquakes 4]
Characterization of waveforms and
(if possible) estimation of source processes of
persistently-occurring long-period events and tremors
御嶽山に限らず、火山性地震にはいくつかの種類があります。
典型的には以下のものがあります
（但し、動植物の分類のようにくっきりと分類できるものではなく、
中間的な火山性地震はいくらでも存在します）。
Generally (not limited to Mt. Ontake),
volcanic earthquakes are classified into several families,
typically those listed below,
although enermous number of intermediate events are present.
- 火山構造性地震（A型地震）:
非火山地域の地震と同じくP波とS波が明瞭な火山性地震で、断層運動で起きると考えられる。
1秒間に10〜20サイクル（10〜20 Hz）程度の速い振動成分を多く含む。
Volcano-tectonic (VT) or A-type earthquakes:
Volcanic earthquakes that consist of clear P- and S-waves
and attributed to fault motion, similar to non-volcanic earthquakes.
The oscillation is usually rapid,
typically around 10-20 cycles in each 1 s (10-20 Hz).
- 長周期地震（B型地震）:
S波が不明瞭で、典型的には1秒間に5サイクル（5 Hz）以下の
比較的ゆっくりした振動成分を多く含む火山性地震。
断層運動とは異なる発生機構
（例えば流体だまり内の圧力の変動が流体だまり自体の変形と連動する共鳴振動など）
で説明される場合が多い。
Long period (LP) or B-type earthquakes:
Volcanic earthquakes with unclear S-waves
and relatively slow oscillation,
typically less than 5 cycles in each 1 s (5 Hz).
Source mechanisms other than fault motion are often assumed,
for example the resonance in a fluid-filled cavity
where the oscillation in fluid pressure is coupled with
the deformation of the cavity wall.
- 微動:
始まりと終わりが不明瞭で長時間（典型的には数分以上）にわたりだらだらと続く振動。
長周期地震と同様、発生過程に何らかの形で流体が直接的に関与すると考えられる場合が多い。
Tremor:
Long-lasting (typically more than several minutes) oscillations
with the start and end being unclear.
As the source mechanisms, direct involvement of fluids are often assumed,
similar to LP events.
御嶽山では火山構造性地震が主ですが長周期地震や微動も発生します。
個々の地震が長周期地震か否か、微動か否かを判断するには
最も強い振動成分の速さ（ピーク周波数）と振動継続時間を調べる必要があります。
これらの値を自動で求めるアルゴリズムが完成し、
御嶽山山頂域で発生する個々の地震のピーク周波数と振動継続時間の一覧が得られました。
そのデータに基づき、
御嶽山の地震活動域の中でも最も噴火口に近く浅い場所で定常的に長周期地震が起きていることや、
地震活動の活発化時にはやや深い場所でも比較的長周期の地震が起きることも明らかになりました
（Maeda et al., 2026）。
At Mt. Ontake, VT earthquakes are dominant
but LP events and tremors occur.
To determine whether each earthquake is
an LP event, a tremor, or the other types,
we have to survey the peak frequency and duration of the earthquake.
I have developed an algorithm to automatically calculate these values,
and listed the peak frequencies and durations of individual events
beneath the summit region of Mt. Ontake.
From this data, permanent occurrence of LP events
at locations shallowest and closest to the eruptive craters
in seismogenic region,
and occational occurrence of relatively long period events
at relatively deep locations during the periods of unrest
(Maeda et al., 2026).
しかし現状では長周期地震・微動の発生時刻や位置が明らかになったのみで、
個々の長周期地震や微動の波形の特徴や発生機構の研究には着手できていません。
それを行うのがこの研究テーマになります。
However, the current progress of the research is that
the origin times and locations of LP events and tremors are clear,
but no survey has been conducted for
waveform characteristics and source mechanisms of these events.
Therefore, you can do these researches in your thesis.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
御嶽山ではこれまでに長周期地震や微動の波形の解析は行われていません。
また一般に、一言で「長周期地震」「微動」と言っても波形の特徴は様々で、
その特徴に応じて利用可能な解析手法も変わってきます。
したがって、まずは個々の長周期地震や微動の波形を丹念に眺めて
特徴を書き出す段階から始める必要があり、
その次には具体的な解析手法を考える必要があります。
このような研究には卒論＋修論の3ヶ年計画が最適です。
The waveforms of LP events and tremors have not been surveyed at Mt. Ontake.
Generally, LP events and tremors show a large variety in their waveforms.
Analysis methods applicable to these events depend on
the waveform characteristics.
Therefore, you have to begin with carefully looking at
the waveforms of individual LP events and tremors
to understand their characteristics.
Afterwards, you have to consider and determine
the analysis method to use.
This style of research is suited to three-year plan
composed of one year for bachelor and
the remaining two years for master thesis.
- 卒論:
御嶽山の長周期地震や微動の波形の特徴を把握し、
特徴が似た地震同士をまとめるようにいくつかのグループに分類することを目標にします。
Bachelor thesis:
The goal is to understand the characteristics of the waveforms
of LP events and tremors at Mt. Ontake,
and group these events into several families
based on the similarity of the waveform characteristics.
- 修論:
比較的解析しやすい波形の特徴を持つ長周期地震・微動（のグループ）について、
その発生過程を考える上で有用な情報を引き出すための解析を行います。
Master thesis:
For event families that have waveforms relatively easy to analyze,
conduct the analyses to derive information
useful to consider the source processes of these events.
- 御嶽山の長周期地震・微動の波形解析によって目覚ましい成果が得られそうかを
現段階で見通せていないため、博士課程の研究テーマとするのはやや高リスクです。
Choosing this research theme for doctor thesis is relatively high risk,
because I am currently uncertain whether
significant outcomes are expected from the waveform analyses of
LP events and tremors at Mt. Ontake.
【火山性地震5】
微動の振幅レベルの長期的な変動の調査
[Volcanic earthquakes 5]
Long-term temporal change in tremor amplitudes
【火山性地震4】で説明した微動は地震の検知アルゴリズムで検知可能な、
継続時間が比較的短い微動（数十秒〜数分程度以内）です。
一方、火山で起きる微動の中には数時間、数日、数ヶ月といった長期にわたって続くものもあります。
このような長期間続く微動はノイズとの区別がつきにくく、
普通の地震検知アルゴリズムや波形目視ではなかなか気づかないものですが、
地震波形の中の振幅が小さい部分に注目して
その長期的な変動を調べるアルゴリズムにより簡単に抽出でき、
他火山での研究例では微動振幅の長期的な変動が火山活動と関係している場合もあります
（Ichihara et al., 2023）。
The volcanic tremors explained in [Volcanic earthquakes 4]
are relatively short-duration tremors,
typically from several tens of seconds to several minutes.
In general, some of the volcanic tremors have longer durations,
i.e., several hours, several days, or even several months.
These long-lasting tremors are difficult to distinguish from noise
and thus difficult to be recognized based on
usual earthquake detection algorithms or visual inspection of waveforms.
However, they can be retrieved easily by an algorithm to survey
long-term temporal changes in seismic wave amplitudes in quiet periods.
Researches at other volcanoes showed that
long-term temporal changes in tremor amplitues
may be related to volcanic activities (Ichihara et al., 2023).
本研究では御嶽山において地震波振幅の長期的な変動を調べ、
ノイズに埋もれた継続時間の長い微動を探し、
可能であれば微動振幅の時間変化と火山活動との関係を検討します。
In this research, you survey the long-term temporal variation
in seismic wave amplitudes at Mt. Ontake to find long-duration tremors.
If possible, discuss the relation between
temporal variation in tremor amplitudes and volcanic activity.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
ごく簡単なアルゴリズムで解析を実施できますので卒論向きです。
「調べた結果、御嶽山では継続時間の長い微動は起きていなかった」
という結論になる可能性もあるため、一定の研究成果を求められる修論・D論には向きません。
This theme is suited to bachelor thesis
because the analysis can be conducted with an easy algorithm.
This theme is not appropriate to master and doctor theses because
it is uncertain whether long-lasting tremors are present at Mt. Ontake.
【火山性地震・群発地震】
機械学習を使った震源決定
[Volcanic and swarm earthquakes]
Hypocenter determination by machine learning
地震の震源決定にはP波・S波の到着時刻が用いられます。
到着時刻を自動で求めるアルゴリズムはいくつか考案されていますが精度に課題があり、
現在でもP波・S波到着時刻の読み取りは人力で行われています。
その結果、震源決定には時間と労力が必要になり、
担当者によって結果が変わる、
緊急時に敏速に情報を出せない、
過去の長期間に遡った震源決定が事実上困難である、
等々の制約が発生します。
The hypocenters of earthquakes are determined based on
P- and S-wave arrival times.
Several algorithms have been proposed
to automatically identify the arrival times,
but with limited accuracy.
Therefore, P- and S-wave arrival times are identified manually,
which requires times and work loads.
The resultant limitations include
the dependence of the results on analyzers,
delays in issuing information in case of emergency,
and difficulty in backward hypocenter determination
to long-term old years.
機械学習を用いた震源決定のアルゴリズムが近年急速に発展してきています。
代表的なアルゴリズムの例にPhaseNet（Zhu and Beroza, 2019）があり、
アメリカ・カリフォルニア州での70万個超の地震波形と
それらについて人力で読み取られたP波・S波到着時刻の関係を学習することで
高精度の震源決定が可能になりました。
国内でも箱根火山などで適用例があり、
地域差の影響を低減するためオリジナルのPhaseNetモデルに
箱根火山でのデータを加えて再学習することで精度の改善が図られました
（Kim et al., 2023）。
Machine learning algorithms for hypocenter determination
are rapidly progressing in recent years.
One of the representative algorithms is the PhaseNet
(Zhu and Beroza, 2019), which learned the relationship
between more than 700,000 waveforms in California, USA,
and manually identified P- and S-wave arrival times for these waveforms.
The PhaseNet model has been applied to Japanese volcanoes,
including Hakone, where the original PhaseNet model was fine-tuned
with local data at Hakone to improve the accuracy (Kim et al., 2023).
本研究ではPhaseNetなどの機械学習モデルを用いて
御嶽山での高精度の自動震源決定を実現することを目標とします。
御嶽山では山頂直下浅部で起きる火山性地震と、
約10 km離れた山麓域で起きる非火山性の群発地震があり、その両方を対象にします。
これまでに人力で読み取られた100万個を超えるP波・S波到着時刻のデータがありますので、
それらを用いて再学習することで精度を改善できると期待されます。
The purpose of this study is to realize
high-accuracy automatic hypocenter determination at Mt. Ontake
using machine learning models including, but not limited to, PhaseNet.
Both the volcanic earthquakes beneath the summit region of Mt. Ontake
and non-volcanic earthquake swarms beneath the surrounding region
(approximately 10 km from the summit of Mt. Ontake)
are the targets of this study.
More than a million of manually identified P- and S-wave arrival time data
are available, which would improve the accuracy
of the machine learning model.
完成した機械学習モデルを適用し、
人力での震源決定作業が追いついていない（例えば）以下の地震活動を明らかにします。
Apply the trained machine learning model to
(for example) the following seismicity
that were not yet completely analyzed manually.
- 御嶽山山頂域の2017年11月〜2024年6月の地震活動:
山頂域での稠密観測が開始されたのが2017年11月、
そのデータを完全に取り込んだ震源決定作業を開始したのが2024年7月です。
2024年6月以前は波形データはあるものの不完全な形でしか利用できていません
（Maeda et al., 2026）。
機械学習モデルを用いればこの期間の地震活動の完全なカタログが得られると期待できます。
Seismicity beneath the summit region
from November 2017 to June 2024:
Dense seismic observation in summit region started in November 2017,
and this data was completely included
in the routine processing of seismicity after July 2024;
the data was used incompletely before June 2024 (Maeda et al., 2026).
Therefore, the earthquake catalogue in this period
could be more complete than the existing catalogue
using the trained machine learning model.
- 御嶽山山頂域・山麓域の2005年11月〜2011年8月の地震活動:
名古屋大学のデータサーバには2005年11月以降の連続波形記録が存在しますので、
地震の震源決定は原理的には2005年11月まで遡って実施可能です。
しかし人力でP波・S波到着時刻を読み取る現在のやり方では時間がかかるため、
現在と同じ方式での震源決定が終わったのは2011年9月以降です。
機械学習モデルを用いて2005年11月〜2011年8月の震源決定を行うことで
この期間の地震活動が明らかになります。
なお、この期間には2007年の噴火が含まれます。
Seismicity beneath the summit and surrounding regions
from November 2005 to August 2011:
Continuous waveform records after November 2005
are present in the data server of Nagoya University.
Therefore, hypocenter determination is, in principle, possible
back to November 2005.
Indeed, manual identification and P- and S-wave arrival times needs time.
Because of this limitation,
we have an earthquake catalog of only after September 2011.
Application of the trained machine learning model
to a period from November 2005 to August 2011
realizes an earthquake catalogue in this period,
which encompasses the 2007 eruption.
- 乗鞍岳の下の地震活動:
御嶽山の北約25 kmには別の活火山である乗鞍岳があります。
御嶽山周辺域の地震活動は乗鞍岳に近いエリアにまで広がってきていることから
乗鞍岳の下の地震活動も気になるところです。
機械学習モデルを用いることで乗鞍岳の下の地震活動が明らかになるかもしれません
（注: 乗鞍岳の観測網は御嶽山ほど密ではありませんので
小さな地震を見つけるには限度はあります）。
Seismicity beneath Norikura volcano:
Norikura volcano is located 25 km north of Mt. Ontake.
The seismicity beneath the surrounding region of Mt. Ontake
is widespread and includes a region close to Norikura.
The machine learning model may be applied to investigate
the seismicity beneath Norikura volcano,
although the sparse seismometer network beneath Norikura
compared to Ontake limits the ability to detect small earthquakes.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
一般に機械学習を使った研究は難易度が高めです。
修士課程（名大内でも特に優秀な学生）〜博士課程向きです。
In general, machine learning based researches are relatively difficult.
Therefore, this research theme is suited to
master (for top-level students at Nagoya University)
to doctor thesis.
【群発地震1】
地震活動の時空間パターンの調査
[Earthquake swarms 1]
Spatiotemporal pattern of seismicity
御嶽山の山頂から10 km程度離れた山麓域では地震活動が活発で、
毎月約400回の地震が発生しています。
山をぐるっと囲むように全方位で地震活動が見られますが、
特に山頂から見て南東方向、東方向、北北東方向には多くの地震が集中しています。
細かく見ると震源が線状に並んだ場所やパッチ状にまだらに分布している場所などがあります。
時間的にも地震の起こり方は多様で、
だらだら起き続けている場所もあれば短期間で集中して地震が起きる場所もあります。
Seismicity is abundant beneath the surrounding region of Mt. Ontake
at ~ 10 km from the summit.
The seismicity is present in all directions from the summit,
surrounding the mountain,
but in particular active in southeastern, eastern,
and north-northeastern directions from the summit.
Close up of the seismicity shows that
some of the hypocenters are aligned along lines,
and some others are distributed with many patches of local clusters.
Temporal variation of seismicity also shows large variation,
from persistent to episodic, depending on location.
こうした地震活動の時空間パターンを把握することは重要です。
山頂域の地震活動については、
2014年噴火以降に長期間継続中の地震活動は
主に最近の噴火の噴出物層（新期御嶽）と大昔の噴火の噴出物層（古期御嶽）の境界沿いで
発生していることや、
より短期間（2ヶ月程度）の活発化時の地震活動は
主に古期御嶽層の下端付近で主に起きること等が明らかになりました。
こうした特徴は流体を通しにくい古期御嶽層、それを貫く亀裂（2014年噴火で形成）、
古期御嶽よりも更に深部から上昇してくる火山性流体を考えることで整合的に説明できます
（Maeda et al., 2026）。
山麓域の地震活動についても同様に、地震活動の時空間パターンを詳しく調べることで
地震活動と流体移動と地下構造の関係が明らかになると期待されます。
Understanding the spatiotemporal pattern of seismicity is important.
For the seismicity beneath the summit region,
characteristics of the spatiotemporal pattern of seismicity
have been identified;
for example, long-lasting seismicity after the 2014 eruption mainly occurs
along the boundary between younger and older eruptive deposit layers
(YED and OED, respectively),
while short-term (around two months) increase in the seismicity
mainly occurs around the bottom of the OED.
These features are explained consistently by considering
relatively low-permeable OED,
fractures in it formed by the 2014 eruption,
and upward migration of volcanic fluids from a greater depth
(Maeda et al., 2026).
Similarly, the relationship among
the seismicity, fluid migration, and subsurface structure
beneath the surrounding region of Mt. Ontake
is expected to be elucidated by detailed survey of
spatiotemporal seismicity patterns.
本研究では御嶽山山麓域を対象に、地震活動の時空間パターンを調べます。
山麓域の地震活動の空間範囲は70 km四方にも及び、
多数の震源が集中する領域（クラスター）も細かく見ていくと数十〜100以上にも上るため、
クラスター分割の方法や結果をどのように整理するかなどが腕の見せ所です。
In this theme, you survey the spatiotemporal pattern of seismicity
beneath the surrounding region of Mt. Ontake.
Because of the wide (70 km×70 km) seismogenic region
composed of tens to more than 100 of small clusters of hypocenters,
you have to consider strategy for clustering
and how to summarize the results.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
上記の通り解析に工夫が必要ではあるものの、難易度としては比較的易しい部類に入ります。
また、目覚ましい成果が得られそうか否かを現段階では見通せません。
そのため卒論〜修論レベルに適しています。
Although some consideration for the analysis strategy is needed,
as described above,
the analysis in this theme is relatively easy.
In addition, it is uncertain whether important outcomes are expected
from this analysis.
Therefore, this theme is suited to bachelor or master levels.
【群発地震2】
断層パラメータの推定
[Earthquake swarms 2]
Estimation of fault parameters
地震が起きるとまず震源位置とマグニチュードが決定されます。
マグニチュードは地震を起こした断層面に沿ったすべり量の総和に関係しています。
小さな面積の断層が大きく滑っても、大きな面積の断層が少しだけ滑っても、
すべり量の総和さえ同じならばマグニチュードは同じ値になります。
When an earthquake occurs,
its hypocenter and magnitude are determined first.
The magnitude is related to the summation of slips along the fault plane.
The magnitudes of two earthquakes are equal
as long as their summations of slips are equal,
no matter whether a large slip occurred along a small fault plane or
a small slip occurred along a large fault plane.
地震のことをもう少し詳しく知ろうと思ったら断層の面積や、
断層面上の各地点でのすべり量の平均値（平均すべり量）を求めることになります。
これには地震波に含まれる周波数成分（振動の速さ）を利用します。
周波数は断層面積に関係しており、大きな面積の断層で起きる地震ほどゆっくり振動します。
マグニチュード（すべり量の総和）は既知なので断層面積が決まれば平均すべり量も求まります。
更に、平均すべり量と断層サイズの比を使って
その地震でどれくらいの歪や応力が解放されたか（応力降下量）を知ることもできます。
大きな面積の断層が少しだけ滑った場合にはあまり歪が解放されないので応力降下量は小さく、
小さな面積の断層がたくさん滑れば応力降下量は大きくなります。
To know more details about an earthquake,
the area of its fault and average slip along the fault plane are useful.
The frequency of the seismic wave is used to determine these parameters
because it is related to the area of the fault;
in general, faults of larger areas generate lower-frequency oscillations.
Because we already have the magnitude (i.e., the summation of slip),
the average slip on the fault plane is determined
once the area of the fault plane was estimated.
Further, the ratio of the average slip to fault size can be used to calculate
the quantity of strain and stress released by this earthquake (stress drop).
In general, the stress drop is small (large)
if a small (large) slip occurred along a fault plane of large (small) area.
本研究では御嶽山周辺で発生する群発地震を対象に、
個々の地震の断層面積、平均すべり量、応力降下量などの断層パラメータを求めます。
一般に多くの地震の応力降下量はほぼ一定の値を取るとされていますが、
小さな地震や群発地震の場合にどうなるかは定かではありませんし、
応力降下量が小さい（断層面積が大きい割にすべり量が小さい）地震が見つかれば
特殊な発生過程を表している可能性もあります。
それらを調査することで御嶽山周辺の群発地震の発生過程に迫る研究です。
In this theme, you determine fault parameters of each earthquake
beneath the surrounding region of Mt. Ontake,
including the fault area, average slip, and stress drop.
In general, stress drops of earthquakes are known to be close to each other,
but it is uncertain whether this is true for small or swarm earthquakes.
If earthquakes with small stress drops were identified,
some special source mechanism may be suggested.
Therefore, fault parameters are useful to investigate
the generation process of earthquake swarms around Mt. Ontake.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
断層パラメータは難易度も精度も異なる様々な方法で推定できます。
また、得られた断層パラメータを用いてどのような考察をするかについても様々な選択肢があります。
したがって求める成果のレベルに応じて卒論からD論まで対応可能です。
Various methods with different levels of difficulties and accuracies
have been proposed to determine fault parameters.
There are also various choices on how to proceed the research
based on the fault parameters.
Therefore, this theme is applicable to all levels
from bachelor to doctor, depending on the expected outcomes.
【地下構造1】
山頂域浅部のS波速度の推定
[Subsurface structure 1]
Estimation of S-wave velocity
beneath the shallow subsurface of the summit region
火山浅部の地下構造は流体の移動・蓄積の実態を理解する上で重要な情報です。
また、高精度の震源決定のためにも必要になります。
御嶽山では山頂域浅部の1次元P波速度構造が得られていますが（Maeda and Watanabe, 2023）、
S波速度は今のところ不明です。
そこで本研究で御嶽山山頂直下浅部のS波速度を求めます。
Shallow subsurface structures beneath volcanoes
are essential to discuss the transportation and accumulation of fluids
and to accurately locate the hypocenters of earthquakes.
One-dimensional P-wave velocity structure
beneath the shallow subsurface of Mt. Ontake
has been estimated (Maeda and Watanabe, 2023),
but there is no previous estimates of S-wave velocities.
Therefore, estimating the S-wave velocity structure
beneath the shallow subsurface of Mt. Ontake
can be a research theme for your thesis.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
御嶽山山頂域浅部では新期御嶽、古期御嶽、基盤岩の3層から成るP波速度構造が既に推定されており、
これを制約条件として用いることで比較的簡単にS波速度構造も推定できると思われます。
難易度が異なるいくつかの解析手法がありますので
卒論〜修論くらいまでの研究テーマとして適切です。
D論には易しすぎると思われます。
A P-wave velocity model composed of three layers
has already been proposed for the shallow subsurface of Mt. Ontake.
Using this knowledge as a constraint,
the S-wave velocity model could be obtained relatively easily.
There are several methods to deterine the S-wave velocity structure
with different levels of difficulties.
Therefore, this research theme is suited to bachelor or master thesis,
but probably too easy to be conducted in doctor course.
【地下構造2】
地震波の散乱・減衰構造の推定
[Subsurface structure 2]
Estimation of the scattering and attenuation structures
of the seismic wave
地震波の解析から得られる地下構造の情報には大きく2種類あります。
一つはP波やS波などの地震波が伝わる速度、
もう一つは散乱や減衰によって波の振幅が小さくなる度合い（Q値）の構造です。
御嶽山ではこれまでのところ、大きな地震が起きた南東山麓を除いてQ値の推定は行われていませんので
本研究でQ値を推定します。
Structural surveys by seismic data can derive two types of information;
the propagation velocities of P- and S-waves,
and the degree to which the wave amplitudes decay during the propagation
(Q values) due to scattering or attenuation.
There are no previous study for the Q values of Mt. Ontake
except for southeastern flank, where a large earthquake occurred.
Therefore, you investigate the Q values beneath Mt. Ontake.
○難易度・想定レベル
(Level of this study)
Q値は推定方法も解釈も地震波速度に比べて難易度が高めです。
ただ比較的簡単に推定できる方法もありますので、
選択する解析手法や求める成果のレベル次第で卒論からD論まで対応可能です。
Estimation and interpretation of Q values are more difficult than
those of seismic wave velocities.
However, there are relatively easy approaches to estimate Q values.
Therefore, this theme is applicable to all levels
from bachelor to doctor,
depending on the choice of analysis method
and the level of expected outcomes.
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