[논문 리뷰] Regional differences in subduction ground motions

Céline Beauval, Fabrice Cotton외 6명|arXiv (Cornell University)|2012. 12. 13.

Seismic Performance and Analysis참고 문헌 10인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 일본, 대만, 중남미, 그리스의 해구 지진에 대해 M6 이상의 데이터를 사용하여 지반운동 예측 모델(GMPEs)을 평가한다. BCHydro 글로벌 GMPE와 Zhao 등(2006) 모델이 가장 우수한 전체적인 적합도를 보이며, 지역 모델인 Lin과 Lee(2008)는 지역적으로 양호한 성능을 보인다. LLH 방법은 모델 적합도를 효과적으로 측정하지만, 신뢰성 확보를 위해 사전에 이벤트 간 및 이벤트 내 변동성에 대한 추가 분석이 필요하다.

ABSTRACT

A few ground-motion prediction models have been published in the last years, for predicting ground motions produced by interface and intraslab earthquakes. When one must carry out a probabilistic seismic hazard analysis in a region including a subduction zone, GMPEs must be selected to feed a logic tree. In the present study, the aim is to identify which models provide the best fit to the dataset M6+, global or local models. The subduction regions considered are Japan, Taiwan, Central and South America, and Greece. Most of the data comes from the database built to develop the new BCHydro subduction global GMPE (Abrahamson et al., submitted). We show that this model is among best-fitting models in all cases, followed closely by Zhao et al. (2006), whereas the local Lin and Lee (2008) is well predicting the data in Taiwan and also in Greece. The Scherbaum et al. (2009) LLH method prove to be efficient in providing one number quantifying the overall fit, but additional analysis on the between-event and within-event variabilities are mandatory, to control if median prediction per event and/or variability within an event is within the scatter predicted by the model.

연구 동기 및 목표

• 해구 지진을 위한 글로벌 및 지역 지반운동 예측 모델(GMPEs)의 성능을 평가하는 것.
• 일본, 대만, 중남미, 그리스의 지역 데이터셋에 대해 가장 적합한 GMPE를 특정하는 것.
• Scherbaum 등(2009)의 LLH 방법이 다양한 해구 지역에 걸쳐 모델 적합도를 측정하는 데 얼마나 효과적인지 평가하는 것.
• 모델의 중앙값 예측 및 이벤트 내 변동성이 관측 데이터와 일치하는지 검토하는 것.
• 논리 트리 적용을 위한 확률적 지진위험분석(PSHA)을 지원하기 위해 지역별 적합한 GMPE를 권장하는 것.

제안 방법

• 연구는 일본, 대만, 중남미, 그리스를 포함한 지역의 M6 이상 해구 지진 데이터셋을 사용한다.
• 다양한 GMPE들—글로벌(예: BCHydro, Zhao 등 2006) 및 지역적(예: Lin과 Lee 2008)—을 관측된 지반운동과 비교한다.
• 모든 모델의 전체 적합도를 측정하기 위해 Scherbaum 등(2009)의 LLH 방법을 적용한다.
• 모델 산란이 관측 데이터와 얼마나 일치하는지 평가하기 위해 이벤트 간 및 이벤트 내 변동성에 대한 추가 분석을 수행한다.
• 분석은 새로운 BCHydro 해구 GMPE를 위한 데이터베이스(Abrahamson 등, 제출 중)의 자료에 기반한다.
• 모델 성능은 각 지역에서의 중앙값 예측 정확도와 잔차 분포를 기반으로 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 테이크토닉 지역에서 관측된 M6 이상 해구 지진의 지반운동에 대해 어떤 지반운동 예측 모델(GMPEs)이 가장 적합한가?
• RQ2 Scherbaum 등(2009)의 LLH 방법은 지역 데이터셋에 대한 GMPE의 전체 적합도를 측정하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ3 GMPE의 이벤트 간 및 이벤트 내 변동성 구성 요소가 각 지역의 관측된 산란과 일치하는가?
• RQ4 글로벌 GMPE와 지역에 맞게 校정된 모델은 특정 해구 지구에 대해 예측 정확도 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 지반운동 특성의 지역적 차이가 GMPE 성능에 영향을 미치는가?

주요 결과

• BCHydro 글로벌 GMPE는 연구된 모든 해구 지역에서 M6 이상 지반운동 데이터에 대해 가장 우수한 전체 적합도를 보인다.
• Zhao 등(2006)의 GMPE는 적합도 성능에서 두 번째로 높으며, 모든 지역에서 일관되게 양호한 성능을 보인다.
• 지역 모델인 Lin과 Lee(2008)의 GMPE는 대만과 그리스의 데이터에 대해 강력한 예측 성능을 보이며, 지역에 맞는 校정이 정확도를 향상시킨다는 것을 시사한다.
• Scherbaum 등(2009)의 LLH 방법은 전체 모델 적합도를 효과적으로 측정하지만, 변동성 구성 요소에 대한 보완 분석이 필요하다.
• PSHA 응용에서 신뢰성을 확보하기 위해 모델의 이벤트 간 및 이벤트 내 변동성은 관측된 데이터와 검증되어야 한다.
• 연구는 해구 지진의 지역적 특성 차이가 지진위험분석에서 지역별 모델 선택이 필요하다는 점을 확인한다.