[论文解读] Regional differences in subduction ground motions

Céline Beauval, Fabrice Cotton+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2012

Seismic Performance and Analysis参考文献 10被引用 9

一句话总结

本研究利用日本、台湾、中美洲及希腊的M6+数据，评估了俯冲带地震的地面运动预测模型（GMPEs）。结果表明，BCHydro全球GMPE和Zhao等人（2006）模型的整体拟合效果最佳，而本地模型如Lin和Lee（2008）则在区域范围内表现优异；LLH方法能有效量化模型拟合程度，但需进一步分析事件间与事件内变异性的表现，以确保其在概率地震危险性分析（PSHA）中的可靠性。

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.

研究动机与目标

• 评估全球及本地地面运动预测模型（GMPE）在俯冲带地震中的表现。
• 识别在不同区域（日本、台湾、中美洲及希腊）数据集中表现最佳的GMPE。
• 评估Scherbaum等人（2009）LLH方法在量化不同俯冲区域模型整体拟合度方面的有效性。
• 检验模型的中位预测值及事件内变异性是否与观测数据一致。
• 通过推荐适用于逻辑树应用的区域适宜GMPE，为概率地震危险性分析（PSHA）提供支持。

提出的方法

• 本研究使用来自日本、台湾、中美洲及希腊等地的M6+俯冲地震数据集。
• 将多种GMPE（包括全球模型，如BCHydro、Zhao等人2006年模型；以及本地模型，如Lin和Lee 2008年模型）与实测地面运动进行比较。
• 应用Scherbaum等人（2009）的LLH方法，量化每种模型的整体拟合优度。
• 对事件间与事件内变异性进行额外分析，以评估模型离散度与实测数据的一致性。
• 分析基于为新BCHydro俯冲带GMPE开发的数据库（Abrahamson等，待发表）。
• 根据各区域中位预测值的准确性及残差分布，评估模型性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同构造区域中，哪些地面运动预测模型（GMPE）能对M6+俯冲地震的实测地面运动提供最佳拟合？
• RQ2 Scherbaum等人（2009）的LLH方法在量化GMPE对区域数据集整体拟合度方面有多大的有效性？
• RQ3 GMPE的事件间与事件内变异性分量是否与各区域实测数据的离散度一致？
• RQ4 在全球GMPE与本地校准模型之间，哪类模型在特定俯冲带的预测准确性更高？
• RQ5 影响GMPE性能的俯冲带地面运动特性在区域间有何差异？

主要发现

• BCHydro全球GMPE在所有研究的俯冲带区域中，对M6+地面运动数据的整体拟合效果最佳。
• Zhao等人（2006）GMPE在拟合性能中排名第二，且在所有区域中表现一致良好。
• 本地Lin和Lee（2008）GMPE在台湾和希腊的数据中提供了强劲的预测结果，表明区域校准可提升预测精度。
• Scherbaum等人（2009）的LLH方法能有效量化整体模型拟合度，但需辅以对变异性分量的分析。
• 必须将模型的事件间与事件内变异性与实测数据进行验证，以确保其在PSHA应用中的可靠性。
• 本研究证实，俯冲带地面运动的区域差异性要求在地震危险性分析中采用区域特定的模型选择。