Вопросы инженерной сейсмологии. ISSN 0132-2826. 2018. Т. 45. № 1
УДК 550.34
Аннотация. Изучалось влияние различных методов предварительной обработки каталогов землетрясений (декластеризация – удаление из них зависимых событий – и выбор представительной магнитуды) на оценку сейсмической опасности. Для анализа использовались сейсмические каталоги регионов Камчатка и Кавказ, поскольку синтетические каталоги не всегда отражают реальные особенности региональной сейсмичности. Для этих регионов были выбраны пробные площадки. Рассмотрены три метода декластеризации, после применения которых в каталогах остается разное количество событий. Построенные кривые сейсмической опасности показывают сложное взаимодействие декластеризации каталога и выбора представительной магнитуды. Поскольку оба метода влияют на величину b, нельзя заранее предсказать, приведет это к увеличению или к уменьшению оценки b. Метод декластеризации, после применения которого в каталоге остается больше всего событий, не всегда дает самую высокую оценку сейсмической опасности. Поэтому, проводя декластеризацию каталогов, надо быть предельно осторожным и внимательным. По крайней мере, следует учитывать, что конечный результат может оказаться непредсказуемым.
Ключевые слова: сейсмическая опасность, декластеризация, представительная магнитуда каталога, параметр b
Цитирование: Галина Н.А., Быкова В.В., Вакарчук Р.Н., Татевосян Р.Э. Влияние декластеризации каталогов землетрясений на оценку сейсмической опасности // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. С. 5–18. DOI: 10.21455/VIS2018.1-1
Гусев А.А., Шумилина Л.С. Некоторые вопросы методики общего сейсмического районирования // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. М., 1995. Вып. 2–3. С. 289–299.
Каталог землетрясений Камчатки и Командорских островов. Камчатский филиал Геофизической службы РАН, 2016. URL: http://www.emsd.ru/sdis/earthquake/catalogue/catalogue.php
Молчан Г.М., Дмитриева О.Е. Идентификация афтершоков: Обзор и новые подходы // Вычислительная сейсмология. 1991. Вып. 24. С. 19–50.
Смирнов В.Б. Прогностические аномалии сейсмического режима. I. Методические основы подготовки исходных данных // Геофизические исследования. 2009. Т. 10, № 2. С. 7–22.
Специализированный каталог землетрясений Северной Евразии / Ред. Н.В. Кондорская, В.И. Уломов. М., 1996. URL: http://seismorus.ru/eq/spec_catalog
Aki K. Maximum likelihood estimate of b in the formula lgN = a – bM and its confidence limits // Bull. Earthq. Res. Inst. Tokyo Univ., 1965. V. 43. P. 237–239.
Baker J.W. An introduction to probabilistic Seismic hazard analysis (PSHA). Version 1.3 / An excerpt from a report originally written for the US Nuclear Regulatory Commission. 2008. 72 p. URL: https://web.stanford.edu/~bakerjw/Publications/Baker_(2008)_Intro_to_PSHA_v1_3.pdf
Cao A.M., Gao S.S. Temporal variation of seismic b-values beneath Northeastern Japan island arc // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29. P. 1334.
Gardner J.K., Knopoff L. Is the sequence of earthquakes in the Southern California, with aftershocks removed, poissonian? // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1974. V. 64. P. 1363–1367.
Gutenberg B., Richter C.F. Frequency of earthquakes in California // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1944. V. 34. P. 185–188.
Kijko A., Smit A. Extension of the Aki–Utsu b-value estimator for incomplete catalogs // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2012. V. 3. P. 1283–1287.
Kijko, A., Smit A., Sellevoll M.A. Estimation of earthquake hazard parameters from incomplete data files. Part III. Incorporation of uncertainty of earthquake-occurrence model // Bull. Seismol. Soc. Am. 2016. V. 106, No. 3. P. 1210–1222. DOI: 10.1785/0120150252
Kijko, A., Smit A. Estimation of the frequency-magnitude Gutenberg-Richter b-value without making assumptions on levels of completeness // Seismol. Res. Lett. 2017. V. 88, N 2A. P. 311–318. DOI: "https://doi.org/10.1785/0220160177">https://doi.org/10.1785/0220160177
Marzocchi W., Sandri L. A review and new insights on the estimation of the b-value and its uncertainty // Ann. Geophys. 2003. V. 46 (6). P. 1271–1282.
Marzocchi W., Taroni M. Some thoughts on declustering in probabilistic seismic-hazard analysis // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2014. V. 104, N 4. P. 1838–1845. DOI: 10.1785/0120130300
Mogi K. Study of the elastic shocks caused by the fracture of heterogeneous materials and its relation to earthquake phenomena // Bull. Earthq. Res. Inst. 1962. V. 40. P. 125–173.
Nava F.A., Márquez-Ramirez V.H., Zúñiga F.R., Ávila-Barrientos L., Quinteros C.B. Gutenberg-Richter b-value maximum likelihood estimation and sample size // Journal of Seismology. 2017a. V. 21, No. 1. P. 127–135. DOI: https://doi.org/10.1007/s10950-016-9589-1
Nava F.A., Márquez-Ramirez V.H., Zúñiga F.R., Lomnitz C. Gutenberg-Richter b-value determination and large-magnitudes sampling // Natural Hazards. 2017b. V. 87, No. 1. P. 1–11. DOI: 10.1007/s11069-017-2750-5
Scholtz C.H. The frequency-magnitude relation of microfracturing in rock and its relation to earthquakes // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1968. V. 58. P. 399–416.
Shebalin N.V, Trifonov V.G., Kozhurin A.I., Ulomov V.I., Tatevossian R.E. A unified zonation of Northern Eurasia // J. Earthq. Pred. Res. 2000. V. 8(1). P. 8–32.
Uhrhammer R. Characteristics of Northern and Central California seismicity // Earthq. Notes. 1986. V. 57 (1). P. 21.
Urbanic T.I., Trifu C.I., Long J.M., Toung R.P. Space-time correlations of b-values with stress release // Pure Appl. Geophys. 1992. V. 139. P. 449–462.
Warren N.W., Latham G.V. An experimental study of thermally induced microfracturing and its relation to volcanic seismicity // J. Geophys. Res. 1970. V. 75. P. 4455–4464.
Wiemer S., Wyss M. Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs: Examples from Alaska, the Western United States, and Japan // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2000. V. 90, N 4. P. 859–869.
Woessner J., Wiemer S. Assessing the quality of earthquake catalogues: Estimating the magnitude of completeness and its uncertainty // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2005. V. 95. P. 684–698.
Wyss M. Towards a physical understanding of the earthquake frequency distribution // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1973. V. 31. P. 341–359.
ГАЛИНА Наталия Александровна – студентка, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2; инженер, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (915) 059-11-49. E-mail: na.galina@physics.msu.ru
БЫКОВА Вера Вячеславовна – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-53-16. E-mail: vvb@ifz.ru
ВАКАРЧУК Роман Николаевич – старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-30-42. E-mail: roman@ifz.ru
ТАТЕВОСЯН Рубен Эдуардович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-30-42. E-mail: ruben@ifz.ru
2 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
Abstract. The effect of various preliminary processing methods of seismic catalogues on seismic hazard assessment is studied. The impact of declustering, i.e. the removal of dependent events, and the choice of the completeness magnitude was investigated. The catalogues of the Kamchatka and Caucasus regions were used for the analysis, because synthetic catalogues may not show the real features of regional seismicity. The declustering impact on seismic hazard calculations is illustrated by the examples of Kamchatka and Caucasus regions, where probe sites were selected. Three methods of declustering are considered: there is a different number of events in the catalogues after their application. The plotted hazard curves indicate a complex «interaction» of catalogue declustering with the choice of the completeness magnitude, since both of them affect the b-value, and it is not always possible to predict in advance whether this leads to an increase or a decrease in the estimate of b-value. The method of declustering, which leaves most events in the catalogue, does not always give the highest hazard estimate. In this regard, it is necessary to note again that it should be treated with special care and attention to declustering of catalogues. At least, it should be taken into account that this procedure can affect the final result unpredictably.
Keywords: seismic hazard, declustering, completeness magnitude, b-value.
About the authors:
GALINA Natalia Alexandrovna - student, Lomonosov Moscow State. 119234, Moscow, Leninskie gory, 1, building 2; Engineer, Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, building 1. Tel.: +7 (915) 059-11-49. E-mail: na.galina@physics.msu.ru
BYKOVA Vera Vyacheslavovna - Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Leading Scientific Associate, Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, building 1Tel.: +7 (499) 254-53-16. E-mail: vvb@ifz.ru
VAKARCHUK Roman N. - Senior Researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, building 1. Tel .: +7 (499) 254-30-42. E-mail: roman@ifz.ru
TATEVOSYAN Ruben Eduardovich - doctor of physical and mathematical sciences, chief scientific fellow. Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, building 1. Tel.: +7 (499) 254-30-42. E-mail: ruben@ifz.ru
Cite this article as: Galina N.A., Bykova V.V., Vakarchuk R.N., Tatevosian R.E. Effect of earthquake catalogs declustering on the seismic hazard assessment, Voprosy Inzhenernoi Seismologii (Problems of Engineering Seismology), 2018, Vol. 45, No. 1, pp. 5–18. [in Russian]. DOI: 10.21455/VIS2018.1-1
English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 1.