عنوان

برآورد پارامترهای لرزه خیزی با رویکرد اندازه نمونه‎ کاتالوگ لرزه‎ای و اثر زلزله مشخصه

پ۲۴۱۲۹

per

برآورد پارامترهای لرزه خیزی با رویکرد اندازه نمونه‎ کاتالوگ لرزه‎ای و اثر زلزله مشخصه

: تبریز

، ۱۳۹۹

۱۰۰ص

دکتری

سازه- زلزله

۱۳۹۹/۱۱/۱۵

چکیده :در این رساله به برآورد پارامتر لرزه‎خیزی b در رابطه گوتنبرگ ریشتر پرداخته شده ‎است. پارامتر b در رابطه گوتنبرگ ریشتر یکی از پارامترهای موثر در تحلیل خطر لرزه‎ای احتمالاتی است که برآورد این پارامتر از موضوعات مهم زلزله¬شناسی می¬باشد. تخمین نزدیک به واقعیت این پارامتر می‌تواند تاثیر بسزایی در ارزیابی صحیح خطر لرزه‌ای منطقه داشته باشد. در این رساله ابتدا نحوه برآورد پارامتر b، با در نظرگرفتن ویژگیهای زلزله مشخصه (زلزله سرشتی) با رویکرد جدیدی مورد بررسی قرار گرفته و جهت برآورد مقدار b در مناطقی که زلزله مشخصه بر آنها حاکم میباشد، رابطه جدیدی برمبنای مدل زلزله مشخصه ارائه شده است. در این مناطق استفاده از روشهای معمول تخمین پارامتر b، به دلیل عدم لحاظ شرایط خاص زلزله مشخصه، میتواند منجر به تخمینهای دور از واقعیت شود. از این رو در این رساله یک رابطه جدید به فرم بسته ارائه شده است که به کمک آن می¬توان پارامتر b را در مناطق با زلزله مشخصه، مستقیما برآورد نمود. در این مناطق برای مقدار زلزله مشخصه، بازه‌ای با حد پایین و حد بالا توسط پارامترهای ∆m_1 و ∆m_2، تعریف می¬شود که یکی از ویژگی¬های مهم رابطه پیشنهادی، بر خلاف سایر روشهای معمول تخمین پارامتر b، این است که بازه مربوط به زلزله مشخصه منطقه را در برآورد b لحاظ می¬کند. تعداد 284 کاتالوگ با مشخصات متفاوت (جمعیت¬ (اندازه نمونه‎های) مختلف کاتالوگ، درصد زلزله‎های مشخصه متفاوت و مقادیر مختلف ∆m_1 و ∆m_2)، برای ارزیابی روش پیشنهادی، شبیه‎سازی شده اند. نتایج نشان می¬دهند که درصد تعداد زلزله مشخصه و مقادیر پارامترهای ∆m_1 و ∆m_2، در برآورد مقدار b، تاثیر قابل ملاحظه‎ای دارند. این درحالی است که در سایر روشهای معمول، این پارامترها در برآورد b، لحاظ نمی¬شوند. از این رو با استفاده از رابطه پیشنهادی می¬توان لرزه¬خیزی مناطقی را که در آنها زلزله مشخصه حاکم است، واقع بینانه برآورد نمود.در بخش دیگری از رساله به برآورد پارامتر b با استفاده از تئوری بیزی و بر مبنای جمعیت کاتالوگ لرزه‎ای (اندازه نمونه کاتالوگ) پرداخته شده‎است. با اینکه روابط متداول موجود از جمله رابطه اکی-اوتسو، بر مبنای روش برآورد ماکسیمم درستنمایی بصورت گسترده جهت برآورد پارامتر b مورد استفاده قرار میگیرند، ولی این روش دارای محدودیت‎هایی است که عدم رعایت آنها میتواند منجر به برآورد دور از واقعیت پارامتر b گردد. از جمله اینکه در روش اکی- اوتسو، برای جمعیت کل کاتالوگ لرز‎ه‎ای نیازمند برآورد یک مقدار میانگین بزرگی زمین‎لرزه‎ها هستیم بطوریکه این مقدار میانگین باید به قدرکافی به میانگین واقعی نزدیکتر باشد، با توجه به اینکه معمولا درکاتالوگهای لرزه‎ای تعداد داده‎ها ناقص هستند، لذا مقدار میانگین بدست آمده از آنها از مقدار میانگین واقعی دور بوده و به تبع آن مقدار پارامتر b برآورد شده از رابطه اکی – اوتسو در کاتالوگهای ناقص قابل اطمینان نخواهد بود، لذا در این رساله روشی مبتنی بر تئوری بیزی با در نظرگرفتن اندازه نمونه کاتالوگ جهت برآورد مقدار b ارائه شده‎ است. برای این منظور کاتالوگهایی با اندازه نمونه‎های متفاوت بر اساس روش مونت کارلو شبیه‎سازی شده و برای هرکدام از کاتالوگها مقدار b برآورد شده و مقادیر خطاها نیز بدست آمده است. جهت ارزیابی روش پیشنهادی، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از روشهای کلاسیک موجود برای کاتالوگهای یکسان مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته‎اند.

Abstract:b-value of the Gutenberg-Richter relation as an earthquake precursor depends on the tectonic setting features. In this thesis we present a new closed-form formula to calculate b-value in the presence of characteristic earthquakes. The proposed new equation is based on the maximum likelihood method applied on the probability density function of the characteristic earthquake model. Data from real and simulated catalogs were used to evaluate the accuracy of the proposed model. For this purpose, 284 catalogs of seismic events were simulated. These catalogs had diverse attributes including catalogs’ sample size, the ratios of characteristic earthquakes number to catalog’s sample size and magnitude of characteristic earthquakes. According to the estimated b-values, the earthquake occurrence probability were calculated and discussed. The results indicated that the proposed method of estimation for b-value was more adaptable and demonstrated a diligent consideration of the characteristic earthquake behavior.In another part of the thesis, b-value was estimated based on the seismic catalog's population (catalog sample size) and using Bayesian theory. The Aki-Utsu relationship based on maximum likelihood estimation is widely used to estimate the b-value. This method has limitations that can lead to far-fetched estimates of b-value. In the Aki-Utsu method for the total population of seismic catalogs, a necessary step is to have a close enough estimate of average value of large earthquakes. Since usually the seismic catalogs are incomplete, the mean value obtained from them is far from the actual value, and consequently the b-value from the Aki-Utsu relationship in incomplete catalogs will not be reliable. In this dissertation, based on Bayesian theory, a method is presented that considers the sample size of the catalog in estimating the b-value. For this purpose, catalogs with different sample size were simulated with the Monte Carlo method, and for each catalog, the b-value was estimated. In order to evaluate the proposed method, the obtained results have been compared with the results obtained from the common methods for the same catalogs.

Estimation of the earthquake recurrence parameters with catalog sample size approach and characteristic earthquake effect

‏استادی اصل ،

‏ غلامرضا

، تهيه کننده

‏‏ ‏ یغمایی سابق ،

‏ سامان