Littérature scientifique sur le sujet « Neo-deterministic seismic hazard »

AbstractThe Corsica-Sardinia lithospheric block is commonly considered as a region of very low seismicity and the scarce reported seismicity for the area has till now precluded the reliable assessment of its seismic hazard. The time-honored assumption has been recently questioned and the historical seismicity of Sardinia has been reevaluated. Even more, several seismogenic nodes capable of M5 + have been recognized in the Corsica-Sardinia block exploiting the morphostructural zonation technique, calibrated to earlier results obtained for the Iberian peninsula, which has structural lithospheric affinities with the Corsica-Sardinia block. All this allows now for the computation of reliable earthquake hazard maps at bedrock conditions exploiting the power of Neo Deterministic Seismic Hazard Assessment (NDSHA) evaluation. NDSHA relies upon the fundamental physics of wave generation and propagation in complex geologic structures and generates realistic time series from which several earthquake ground motion parameters can be readily extracted. NDSHA exploits in an optimized way all the available knowledge about lithospheric mechanical parameters, seismic history, seismogenic zones and nodes. In accordance with continuum mechanics, the tensor nature of earthquake ground motion is preserved computing realistic signals using structural models obtained by tomographic inversion and earthquake source information readily available in literature. The way to this approach has been open by studies focused on continental Italy and Sicily, where the agreement between hazard maps obtained using seismogenic zones, informed by earthquake catalog data, and the maps obtained using only seismogenic nodes are very good.

A fixed increment of magnitude is equivalent to multiply the seismic moment by a factor γEM related to the partial factor γq acting on the seismic moment representing the fault. A comparison is made between the hazard maps obtained with the Neo-Deterministic Seismic Hazard Assessment (NDSHA), using two different approaches: one based on the events magnitude, listed in parametric earthquake catalogues compiled for the study areas, with sources located within the seismogenic zones; the other uses the seismogenic nodes identified by means of pattern recognition techniques applied to morphostructural zonation (MSZ), and increases the reference magnitude by a constant amount tuned by the safety factor γEM.Using γEM=2.0, in most of the territory the two approaches produce totally independent, comparable hazard maps, based on the quite long Italian catalogue. This represents a validation of the seismogenic nodes method and a tuning of the safety factor γEM at about 2.

2008/2009
È stato affrontato il problema della definizione della pericolosità sismica utilizzando il metodo neo-deterministico (NDSHA), che si basa sul calcolo di sismogrammi sintetici realistici. Considerando modelli strutturali medi e un set di sorgenti distribuite internamente alle zone sismogenetiche, possono essere definite delle mappe di scuotimento al bedrock complementari alla mappa di pericolosità di tipo probabilistico (PSHA) sulla quale è basata la normativa antisismica italiana. L’analisi di stabilità effettuata ha dimostrato che l’informazione disponibile sui terremoti del passato può non essere rappresentativa per i futuri terremoti, anche se si hanno a disposizione cataloghi estesi nel tempo (∼ 1000 anni). Ciò non è sorprendente se si tiene presente la scala dei tempi dei processi geologici, ma tale consapevolezza è spesso ignorata in PSHA. NDSHA permette di superare questo limite mediante l’uso di indicatori indipendenti sul potenziale sismico di un’area (e.g. nodi sismogenetici e faglie attive) che consentono di colmare le lacune nella sismicità osservata. Il confronto tra le mappe di pericolosità PSHA e NDSHA sul territorio italiano ha evidenziato che NDSHA fornisce valori maggiori di PSHA nelle aree caratterizzate da forti terremoti osservati e in corrispondenza dei nodi sismogenetici. I valori massimi di NDSHA sono confrontabili con quelli di PSHA per lunghi periodi di ritorno (T≥2475 anni). D’altro canto, PSHA tende a sovrastimare, rispetto a NDSHA, la pericolosità sismica in aree a bassa sismicità. È quindi auspicabile una revisione della normativa che tenga conto di questi fatti. Gli scenari di scuotimento sono utili sia per la ricostruzione delle caratteristiche di sorgente dei terremoti del passato (es. terremoto del 1117) che per la previsione degli effetti degli eventi futuri. Quest’ultimo aspetto, importante per le azioni di prevenzione della Protezione Civile, è stato sviluppato nell’ambito del progetto ASI-SISMA mediante la generazione di scenari dipendenti dal tempo a diversa scala di dettaglio. L’applicazione della tecnica analitica di calcolo dei sismogrammi sintetici in mezzi anelatici tridimensionali, per la cui è stata messa a punto una subroutine per la gestione automatica dell’input, è stata applicata allo studio di eventi di profondità intermedia, avvenuti in Vrancea (Romania), considerando sia serie temporali registrate (accelerogrammi) che intensità osservate.
The problem of the definition of the neo-deterministic seismic hazard assessment (NDSHA), based on the computation of realistic synthetic seismograms, has been capably addressed. Considering average structural models and a set of sources distributed within the seismogenic zones, ground shaking maps at the bedrock, complementary to the probabilistic seismic hazard (PSHA) map on which the Italian seismic code is based, can be defined. The stability analysis performed showed that the available information from past events may not be well representative of future earthquakes, even if long earthquake catalogues (< 1000 years) are available. This is not surprising if we consider the geological times, but this awareness is often ignored in PSHA. NDSHA can easily overcome this limit since it allows to take into account, in a formally well defined way, not only the observed seismicity but also independent indicators of the seismogenic potential of a given area like the seismogenic nodes and active faulting data. The comparison between PSHA and NDSHA maps over the Italian territory evidenced that NDSHA provides values larger than those given by PSHA in areas where large earthquakes are observed and in areas identified as prone to large earthquakes (i.e. seismogenic nodes). The maximum values of NDSHA are consistent with those of PSHA for long return periods (T≥2475 years). Comparatively smaller values are obtained in low-seismicity areas. Therefore a revision of the code taking into account these facts is desirable. Ground shaking scenarios are useful in order to detect the main characteristics of the past earthquakes (e.g. the 1117 earthquake) and to predict the expected ground shaking associated with future earthquakes. The last aspect, which constitutes a useful tool for the rescue actions of the Civil Protection, has been developed in the framework of the ASI-SISMA Project by means of the generation of multi-scale time-dependent seismic hazard scenarios. The application of the analytical technique for the computation of synthetic seismograms in three-dimensional anelastic models, for which a subroutine for the automatic generation of the input has been developed, has been applied to the study of intermediate-depth Vrancea (Romania) earthquakes, considering both recorded time series (accelerograms) and observed macroseismic intensities.
XXII Ciclo
1982

2011/2012
Seismic hazard assessment can be performed following a neo-deterministic approach (NDSHA), which allows to give a realistic description of the seismic ground motion due to an earthquake of given distance and magnitude. The approach is based on modelling techniques that have been developed from a detailed knowledge of both the seismic source process and the propagation of seismic waves. This permits to define a set of earthquake scenarios and to simulate the associated synthetic signals without having to wait for a strong event to occur. NDSHA can be applied at different geographic scale with different detail levels of modelling. At local scale the source and site characteristics can be take account, whereas at the regional scale seismograms at the nodes of a regular grid are computed. Finite fault simulation is needed to compute realistic ground motions close to a ruptured fault. No reasonable deterministic prediction for many details of a future fault motion can be expected and their variability can be treated in practice only from a statistical viewpoint. Therefore, their effect is simulated through Monte-Carlo approach. To test the accuracy of the method, the L’Aquila earthquake occurred on April 6, 2009 has been modelled. The use of a realistic model for the representation of the extended fault introduces a stochastic element in NDSHA. So the variability due to the stochastic component of seismic source has been evaluated. In standard NDSHA at regional scale, seismograms are computed for an upper frequency content of 1 Hz. The use of a more realistic source model than the scaled point source that takes account of effective duration of rupture process allowed to extend the maximum frequency of computation of seismograms of national scale maps to 10 Hz. A first estimation of uncertainty due to the random representation of the source in national scale maps has been obtained by parametric tests on EU-India Grid infrastructure. NDSHA defines the hazard as the maximum ground motion at the site and it does not supply information about the frequency of occurrence of the expected ground motion. The standard procedure of NDSHA has been modified here, to take into account the additional information of recurrence. The introduction of recurrence estimates in NDSHA allows the generation of ground motion maps for specified return periods that permits a straightforward comparison between the NDSHA and the PSHA maps. Furthermore the map of the recurrence has been associated with standard map of ground motion.
La valutazione della pericolosità sismica può essere effettuata seguendo un approccio neo-deterministico (NDSHA) che permette di dare una descrizione realistica del moto del suolo dovuto a un terremoto di data distanza e magnitudo. L’approccio è basato su tecniche di modellazione che sono state sviluppate da una conoscenza dettagliata sia della sorgente che della propagazione delle onde sismiche. Questo permette di definire un set di terremoti di scenario e di simulare i segnali sintetici associati senza dover aspettare l’accadimento di un forte evento. La metodologia neo-deterministica può essere applicata a diverse scale geografiche cui corrispondono differenti livelli di dettaglio nella modellazione. A scala locale è possibile tenere conto delle caratteristiche specifiche della sorgente e del sito considerati, mentre a scala regionale vengono calcolati i sismogrammi ai nodi di una griglia regolare. Per simulare in modo realistico il moto del suolo in prossimità di una faglia è necessario usare un modello di sorgente estesa. Molti dettagli del processo di rottura sulla sorgente non possono essere predetti in modo deterministico e la loro variabilità può essere trattata solo da un punto di vista statistico. Di conseguenza i loro effetti vengono simulati attraverso una approccio Monte-Carlo. Per testare l’accuratezza del metodo è stato modellato il terremoto dell’Aquila del 6 aprile 2009. L’uso di un modello realistico di sorgente per la rappresentazione della sorgente estesa introduce un elemento stocastico nel metodo neo-deterministico. Si è quindi valutata la variabilità dei valori di picco dovuta alla modellazione della sorgente. Nella metodologia neo-deterministica scala regionale i sismogrammi vengono calcolati con una frequenza massima di 1 Hz. L’uso di un modello di sorgente piu` realistico rispetto a quello della sorgente puntiforme in grado di tener in conto dell’effettiva durata del processo di rottura ha consentito di estendere la frequenza massima di calcolo dei sismogrammi delle mappe di pericolosità nazionali a 10 Hz. Una prima stima dell’incertezza legata alla simulazione stocastica della sorgente sulle mappe a scala nazionale è stata ottenuta con l’uso di test parametrici condotti utilizzando l’infrastruttura informatica EU-India Grid. Il metodo neo-deterministico definisce la pericolosità come il massimo scuotimento al sito e non fornisce alcuna informazione sulla ricorrenza del moto del suolo atteso. La procedura è stata modificata per tener conto dell’informazione aggiuntiva della ricorrenza. In questo modo è stato possibile generare delle mappe di scuotimento per specifici periodi di ritorno che consentono un diretto confronto con le mappe probabilistiche. Inoltre alle mappe di massimo scuotimento sono state associate le rispettive mappe di ricorrenza del moto del suolo.
XXV Ciclo
1983