簡易津波伝播シミュレータ(β版)

さいすけ @seisorche さん作 (2013.11.18版)

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2017年1月26日・2月9日追記

●STPS 2016年7月版によるエクセル出力例の動画(さいすけさん作成)
※防災計画に使用できる精度はありません。
１．東北地方太平洋沖地震(動作確認用仮震源)

２．日本海中部地震

３．南海トラフ地震(宝永地震震源パラメータ)

2013年12月29日

さいすけ(@seisorche)さんが作成された津波伝播シミュレーションプログラムをExcelの等高線グラフで表示できる仕様の簡易版にしたものを試用させていただいておりました。
β版として希望者への配布を許可していただいたので塩井が対応させていただきます。変更の可能性はありますがプログラム名は「STPS(Simple Tsunami Propagation Simulator)」です。
また、塩井がSTPSの出力データをグラフ描画〜画像化するエクセルデータ(マクロ使用)を作成しましたので公開します。

●STPS出力データのグラフ画像をアニメにした例

※断層起点位置を修正しました(2013.12.29追記)。
※GIFアニメはIEではバグで途中で止まってしまうためIE以外のブラウザで見るか、リンクを右クリックからダウンロードしてQuickTimePlayer等でご覧下さい。
東北地方北部〜東北地方中部太平洋沖(固定版)
　GIFアニメ STPS_OutputAnime_FarOffNorthrnTohoku.gif
　mpeg4　　 STPS_OutputAnime_FarOffNorthrnTohoku.mp4
東北地方北部〜東北地方中部太平洋沖(回転版)
　GIFアニメ STPS_OutputAnime_FarOffNorthrnTohoku(Rotation).gif
　mpeg4　　 STPS_OutputAnime_FarOffNorthrnTohoku(Rotation).mp4

●STPSの仕様

１．参考プログラム　：断層モデルによる地殻変動計算プログラム「DC3D」(防災科研　岡田義光氏作成)

http://www.bosai.go.jp/study/application/dc3d/DC3Dhtml_J.html
入力した断層モデルから、水深0kmの鉛直方向地殻変動を計算し、これによる上下方向の地殻変動をそのまま海底の変動と仮定し初期波源として計算しています。
断層モデル入力方法は上記URLの「(注1)パラメータAL1,AL2,AW1,AW2の与え方の例」を参照して下さい。STPSではAL1=0、AW2=0で固定しています。また、他にも簡略化したルーチンが有ります。

２．動作確認済ＯＳ　：Windows 7 ※他OSでの動作確認報告いただけますとありがたいです

３．対応断層面　　　：単一面

現状は複数枚の断層をソースにすることは対応していませんが、将来的に対応予定です。

４．海底水深データ　：ETOPO1 (NOAA) の1.0分グリッドを0.1度に再サンプリング

５．計算メッシュ　　：0.1度×0.1度

６．計算時間　　　　：地震発生後0秒から10秒おきに6000秒(100分)後まで出力

７．陸地の処理　　　：出力データでは0.1mとして海域と区別

８．補足事項　　　　：１）遡上は考慮しない
　　　　　　　　　　　２）地球の自転は考慮しない
　　　　　　　　　　　３）海底と海水の摩擦は考慮しない
　　　　　　　　　　　４）緯度20-60・経度120-160で計算を行い、その外では数値計算上、
　　　　　　　　　　　　　壁が存在して波が反射する仕様

９．インストール　　：不要

実行ファイル「tsunami.exe」と海底水深データ「Etopo1-0.1.topo」を任意のフォルダに入れて使用します。

※STPSは厳密な数値計算には不向きです。「津波の挙動を概観する教育用ツール」として使っていただければと思います。

●STPSの入手方法

下記のメールアドレスに「STPS入手希望」のメールを下さい。ダウンロードURLの通知(ファイル添付不可のメールアドレスの場合)かメール添付でお送りします。

●STPSの使用方法

１．起動

tsunami.exeをダブルクリック(環境によってはクリック)して起動してください。DOSプロンプトが立ち上がり「>> Start tsunami height calculation <<」と表示されたら、プログラムが立ち上がっています。

２．データの入力

DOS窓で入力します
１）計算結果を出力する範囲(経度)を入力
表示「Longitude(degree) Longitude(degree) PLOT」
　例「140.0 146.0」
２）計算結果を出力する範囲(緯度)を入力
表示「Latitude(degree) Latitude(degree) PLOT」
　例「35.0 45.0」
※入力後下記のメッセージが表示されます。
「The grid spacing -> lon0.1/lat0.1(degree)」
「input initial wave height」
３）断層の起点位置(経度)を入力
表示「Enter Longitude of fault」
　例「144.0」
４）断層の起点位置(緯度)を入力
表示「Enter Latitude of fault」
　例「40.0」
５）断層の上端深さ(km)を入力
表示「Enter Depth of fault」
　例「1.0」
６）断層の走行を入力
表示「Enter Strike of fault」
　例「198.0」
７）断層の傾斜角を入力
表示「Enter DIP of fault」
　例「20.0」
８）断層のすべり角を入力
表示「Enter RAKE of fault」
　例「90.0」
９）断層のすべり量(m)を入力
表示「Enter SLIP of fault(m)」
　例「20.0」
１０）断層の長さ(km)を入力
表示「Enter Length of fault(km)」
　例「500.0」
１１）断層の幅(km)を入力
表示「Enter Width of fault(km)」
　例「120.0」

●STPSのデータ出力

データ入力が正常に完了すると計算が始まります。波高のデータは実行ファイルのあるフォルダに地震発生後10秒おきに出力されます。T秒後のデータは「height.t-T.dat」というファイル名でT=0秒〜T=6000秒(100分)後まで出力されます。ファイル数は601あるので数分〜10分かかります。

●STPS出力データのグラフ描画〜画像化

１．エクセルデータのダウンロード

こちらを右クリックからダウンロードして下さい。STPS_OutputImagingExcel.xls

２．エクセルデータの保存先

グラフ描画〜画層化を行いたいSTPS出力データのあるフォルダに保存します。ファイル名は変更ＯＫです。

３．エクセルデータの起動

実行前にエクセルのマクロ実行を有効にして下さい(通常マクロを無効にされている方は当ファイルの実行後は元に戻して下さい)。エクセルデータをダブルクリック(環境によってはクリック)して起動してください。起動した時に「グラフ」シートのタブが選択されていない場合「グラフ」シートを選択して下さい。

４．波高軸の最低・最高値を入力

「グラフ」シートのG2、H2セルに波高軸の最低・最高値を入力します。「min=」「Max=」の文字はセルの書式で設定しているので、入力するのは数値のみです。「最大・最小チェック」ボタンをクリックすると出力データ601ファイル全体の最低・最高値を取得しメッセージボックスに表示しますので参考にして下さい。

５．グラフのレイアウト・デザインを設定

塩井はExcel2000でデータ作成しているため、上位バージョンではグラフのレイアウト・デザインを修正する必要があると思われます。「0秒描画」のボタンをクリックすると0秒後の「height.t-0000.dat」のグラフ描画のみを行いますので参考にして下さい。

６．1画像毎のグラフ回転角を入力

「グラフ」シートのI2セルに1画像毎の回転角を入力します。「回転=」の文字はセルの書式で設定していますので、入力するのは数値のみです。プラス入力は時計回転、マイナス入力は反時計回転で回転角=0から回転がスタートします。「0.6」とするとちょうど1回転で終了します。また「0」を入れると回転なしで手動で設定したグラフのレイアウト・デザインのままで出力します。但し波高軸の最低・最高値は出力実行後デザインに影響するので、凡例を含め手動で設定しておいたほうが良いです。

７．グラフ描画〜画像化

「グラフ」シートの「グラフ出力」ボタンをクリックするとデータ読み取り、グラフ描画、画像出力を601ファイル実行します。画像はSTPS出力フォルダの下位に「Graph」フォルダを作成（初回のみ）し、STPS出力ファイル名と同じでPing形式で保存します。グラフタイトルには経過秒を表示しています。グラフの画像化はファイル数が601あるので数分〜10分かかります。

８．注意点

１）「グラフ出力」実行中は表示更新を止めているので、表示されているグラフに変化はありませんが出力されるグラフは更新されています。
２）「グラフ出力」実行中にクリップボード関係の操作をするとエラーストップすることがあります。
３）計算点は縦横200×200(20度×20度)確保しています。
４）グラフの画像化は直接エクスポートする方式としているのでグラフサイズを変えてもその大きさで出力されますが、ハードコピーと違い画面で見たものと文字の雰囲気が変わります。
５）マクロにはPWをかけています。

●STPS出力画像のアニメ化

Windowsのフォトビュアー等でコマ送りやスライドショーを使用すればアニメと同様の効果がありますが、塩井は下記のGIFアニメ作成ソフトを使用してアニメ化しています。

GIF & MNG-LC アニメーション作成ツール「Giam」http://www.vector.co.jp/soft/win95/art/se041233.html

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