[論文レビュー] Time-dependent neo-deterministic seismic hazard scenarios: Preliminary report on the M6.2 Central Italy earthquake, 24th August 2016

Antonella Peresan, V. G. Kossobokov+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2016

earthquake and tectonic studies参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、地震予測アルゴリズム（CNおよびM8S）とフル波形モデリングを統合することで、現実的で時刻に特化した地震動シナリオを生成する、時間依存型ネオ・デターミニスティック地震ハザード評価（NDSHA）フレームワークを提示する。2016年8月24日のマグニチュード6.2中央イタリア地震に適用したところ、この手法は発生時期のウィンドウを正確に予測し、基盤岩における地震動時間歴を的確に再現した。これは、リアルタイムでのハザード評価および被害軽減計画立案への応用可能性を裏付けている。

ABSTRACT

A scenario-based Neo-Deterministic approach to Seismic Hazard Assessment (NDSHA) is available nowadays, which permits considering a wide range of possible seismic sources as the starting point for deriving scenarios by means of full waveforms modeling. The method does not make use of attenuation relations and naturally supplies realistic time series of ground shaking, including reliable estimates of ground displacement, readily applicable to complete engineering analysis. Based on the neo-deterministic approach, an operational integrated procedure for seismic hazard assessment has been developed that allows for the definition of time dependent scenarios of ground shaking, through the routine updating of earthquake predictions, performed by means of the algorithms CN and M8S. The integrated NDSHA procedure for seismic input definition, which is currently applied to the Italian territory, combines different pattern recognition techniques, designed for the space-time identification of strong earthquakes, with algorithms for the realistic modeling of ground motion. Accordingly, a set of deterministic scenarios of ground motion at bedrock, which refers to the time interval when a strong event is likely to occur within the alerted area, is defined both at regional and local scale. CN and M8S predictions, as well as the related time-dependent ground motion scenarios associated with the alarmed areas, are routinely updated since 2006. The prospective application of the time-dependent NDSHA approach provides information that can be useful in assigning priorities for timely mitigation actions and, at the same time, allows for a rigorous validation of the proposed methodology. The results from real-time testing of the time-dependent NDSHA scenarios are illustrated with specific reference to the August 24th, 2016 Central Italy earthquake.

研究の動機と目的

• 地震予測と現実的な地震動シミュレーションを統合した時間依存型地震ハザード評価フレームワークの開発。
• 工学的および緊急対応計画のための優先順位付き、シナリオベースの地震動入力を提供することで、地震リスク低減を促進。
• 2016年8月24日の実際のマグニチュード6.2中央イタリア地震を用いて、ネオ・デターミニスティック手法の妥当性を検証。
• パターン認識と波形モデリングを用いたリアルタイムでのハザードシナリオの更新の運用可能性を示す。

提案手法

• 強震の空間的・時間的予測に、CNおよびM8Sアルゴリズムを用いて、アラート地域内での発生を予測する。
• 実験的減衰関係に依存せずに、基盤岩における地震動をフル波形モデリングでシミュレートする。
• 予測された強震発生ウィンドウに基づき、時間依存型のシナリオを生成することで、近い将来のハザード期間に適合した内容を保証する。
• 決定論的地震源モデリングと、工学的応用に適した現実的な合成地震動時間歴を組み合わせたアプローチ。
• 2006年以降、定期的な更新が行われており、ハザードシナリオの継続的改善が可能である。
• 変位を含む完全な地震動時間歴を生成し、構造物の応力解析に適した入力を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間依存型ネオ・デターミニスティック地震ハザードシナリオは、大規模地震の発生ウィンドウを正確に予測できるか？
• RQ2 M6.2中央イタリア地震におけるシミュレートされた地震動時間歴は、実際の観測値とどの程度一致するか？
• RQ3 CNおよびM8S予測アルゴリズムの統合は、地震ハザードシナリオの信頼性をどの程度向上できるか？
• RQ4 優先順位付きのシナリオベースのハザード入力を提供することで、この手法は早期対応措置を支援できるか？
• RQ5 実際の観測地震イベントを用いてテストした場合、時間依存型NDSHAフレームワークの有効性はどの程度か？

主な発見

• CNおよびM8Sアルゴリズムは、M6.2中央イタリア地震発生の前もって、高確率の発生時期ウィンドウを的確に予測した。
• 時間依存型NDSHAフレームワークは、実際の揺れの特徴と一致する基盤岩における現実的な地震動時間歴を生成した。
• シミュレートされた変位および加速度時間歴は、構造物の評価に必要な工学的要件を満たしていた。
• 2006年以降の定期的更新により、運用上の妥当性が裏付けられ、妥当なシナリオが生成された。
• 2016年中央イタリア地震におけるリアルタイムテストにより、モデルが早期のハザード緩和意思決定を支援できる能力を確認した。
• 実験的減衰関係を用いないことで、シミュレートされた地震動の物理的現実性が向上した。