[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种时变的新型确定性地震危险性评估（NDSHA）框架，该框架整合了地震预测算法（CN 和 M8S）与全波形建模，以生成真实、时间特定的地面运动情景。该方法应用于2016年8月24日发生的M6.2意大利中部地震，成功预测了该事件的发生窗口，并在基岩处生成了准确的地面运动时程，验证了其在实时危险性评估与减灾规划中的实用性。

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.

研究动机与目标

• 开发一种整合地震预测与真实地面运动模拟的时变地震危险性评估框架。
• 通过为工程与应急规划提供优先级明确的情景化地面运动输入，提升地震风险减灾能力。
• 利用2016年8月24日实际发生的M6.2意大利中部地震，验证新型确定性方法的有效性。
• 展示通过模式识别与波形建模实现实时更新危险性情景的可操作性。

提出的方法

• 该方法采用CN和M8S算法，对预警区域内强震发生的时间与空间位置进行预测。
• 利用全波形建模在不依赖经验衰减关系的前提下，模拟基岩处的地面运动。
• 基于预测的强地面运动发生窗口生成时变情景，确保其与近期危险期的相关性。
• 该方法结合确定性地震源建模与适用于工程应用的真实合成地面运动时程。
• 自2006年以来持续更新该流程，实现危险性情景的持续优化。
• 该模型生成完整的地面运动时程，包括位移，适用于结构分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 时变的新型确定性地震危险性情景能否准确预测大地震的发生窗口？
• RQ2 模拟的地面运动时程与M6.2意大利中部地震的实际观测结果匹配程度如何？
• RQ3 整合CN与M8S预测算法在多大程度上可提升地震危险性情景的可靠性？
• RQ4 该方法能否通过提供优先级明确的情景化危险性输入，支持及时的减灾行动？
• RQ5 在真实观测地震事件上测试时，时变NDSHA框架的有效性如何？

主要发现

• CN和M8S算法在M6.2意大利中部地震发生前成功预测了高概率的发生时间窗口。
• 时变NDSHA框架生成的基岩地面运动时程具有高度真实性，与实际震动特征相符。
• 模拟的地面位移与加速度时程历史与结构评估的工程需求一致。
• 该方法通过自2006年以来的常规更新，展示了其可操作性。
• 对2016年意大利中部地震的实时测试证实了该模型支持及时危险性减灾决策的能力。
• 由于未使用经验衰减关系，模拟的地面运动物理真实性得到提升。