1. Prof. Dr. Ali Osman Öncel
stanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesiİ
Jeofizik Mühendisli i Ö retim Üyesiğ ğ
aliosman.oncel@gmail.com
https://twitter.com/aliosmanoncel
İSTATİSTİKSEL SİSMOLOJİ - Prof. Dr. Ali Osman ÖNCEL
16. Moment magnitude calculations
Seismic
Length (km) Width (km) Displ. (m) moment Mw
1) 1700 Juan de Fuca earthquake
a Mo= 3E+11 x 650 x 50 x 20 = 195.0E+27 Mw= 8.80
b Mo= 3E+11 x x x = 000.0E+0 Mw= -10.73
c Mo= 3E+11 x x x = 000.0E+0 Mw= -10.73
d Mo= 3E+11 x x x = 000.0E+0 Mw= -10.73
e Mo= 3E+11 x x x = 000.0E+0 Mw= -10.73
f Mo= 3E+11 x x x = 000.0E+0 Mw= -10.73
https://web.viu.ca/earle/geol312/labs/lab03b.htm
Haftanın Ödevi: Dönem Projesi
Çalışmış olduğunuz illerde fay uzunluğunu ölçerek, fay genişliğini ölçmüş
olduğunuz fay üstünde depremlerin genişliğinden tahmin ederek moment
magnitüdü belirleyebilirsiniz. Displacement (yer değiştirme) olarak ortalama bir
değer girilebilir.
17. Haftanın Ödevi: Dönem Projesi
Büyüklük-Frekans Bağıntılarını Hesapla
Şehirler Depremsellik Bölge
a-değ. b-değ. Mmax kmxkm
Ankara ? ? ? ?
Muğla ? ? ? ?
İstanbul ? ? ? ?
http://scedc.caltech.edu/Module/s2act08.html
23. The Gutenberg-Richter b value
Karen Felzer
USGS, Pasadena
://pasadena.wr.usgs.gov/office/kfelzer/AGU2006Talk.pdf
p://pubs.usgs.gov/of/2007/1437/i/of2007-1437i.pdf
26. Güney
Kaliforniya
içinde b= 1
olarak olarak
bulunur.
Hutton diğ.
(2010)
Figure 13,
Hutton et al.
(2010)
Kaliforniya Deprem İstatistiği: Sismik b değeri
27. Daha küçük b değerleri sık sık rapor edilir ve
bunun nedeni Mc tamamlılık magnitüdünün
küçük kullanımasıdır.
Probability of
earthquake
detection = 1 - C10-M
Deprem verilerinin
tamamlılığını göz
kararı belirlemek
sismik b
değerlerinde 0.1
ve 0.2 arasında
olduğundan düşük
tahmin
edilmelerine
neden olabilir.
Sismik b değeri: Tamamlılık Magnitüd Etkisi
28. Küçük
depremlerde
magnitüd
hatalarının büyük
olması b değerini
etkiler.
Sismik b değeri en
doğru şekilde en
makul büyüklükte
minimum
magnitüdler için
bulunur.
1984-1999 Southern California Catalog
b value inflated by
magnitude error
Magnitüd hatalarıda b değerlerinin yanlış
hesaplanmasının bir nedenidir
Sismik b değeri: Tamamlılık Magnitüd Etkisi
29. Sismik b değerlerinde hata sıklıkla kullanılan
veri setinin çok küçük olmasıyla ilişkilidir.
30 0.7 - 1.74
50 0.5 - 1.49
100 0.86 - 1.20
500 0.91 - 1.12
n b range
İyi kaliteli N>2000’den sayıda deprem güvenilirlik oranını
en yüksek düzeye çıkarır - 98% güvenilirlik hatası < 0.05
Sismik b değeri: Deprem Sayısı Etkisi
30. Deprem verisinde artçı-
veya öncü depremlerin
temizlenerek anaşok
deprem verisi oluşturulması
b değerini düşürürür.
Christchurch, M 6.3
Sorry, but
according to our
b value you
didn’t have an
earthquake!
Dr. Karen Felzer
Sismik b değeri: Beklenen Depreme Etkisi
31. Sismik b değeri
lokasyonla değişirmi?
Dönem projenizde seçtiğiniz şehir
lokasyonlarında b değeri nedir?
Sismik b değeri: Lokasyonla Değişir mi?
32. The Wiemer and
Schorlemmer method
uses b value asperities
and is #2 in the RELM
test
Weimer and Schorlemmer
5 year forecast
33. The Helmstetter et al.
forecast uses uniform
b value and is #1 in
the RELM test
Helmstetter et al. 5 year
forecast
34. Case study: Wiemer and
Schorlemmer (2007)
argue that they see a lot
of b value variability at
Parkfield
35. We can recover similar “variability” with a simulated catalog with a
uniform b value, and the incompletness and rounding found in the
Parkfield catalog
Two random simulations
36. Taking a statewide survey, we find little b
value variation in 1° x 1° bins
Assuming no magnitude error and uniform catalog
completeness to M 2.6, all values are 0.9 ≤ b ≤1.1. Same
for 0.5 °x 0.5 °, 0.25 °x 0.25 °, 0.1° x 0.1 ° bins
Minimum of 30
earthquakes/calculation
1984 - 2004
38. Identify the distributions taken from major
fault zones*
*Fault zone: +-2 km from entire surface trace of mapped
fault. All data from California, 1984-2004
(A) (B) (C)
(D) (E) (F)
39. Hayward
Identify the distributions taken
from major fault zones*
*Fault zone: +-2 km from entire surface trace of mapped fault
All data from California, 1984-2004
(A) (B) (C)
(D) (E) (F)
SAF
SAJ Random Random
Random
41. Identify the distributions taken from major
fault zones
All distributions
are purposely
chosen around
a large
earthquake. All
data from
California, 1984-
2004
(A) (B)
(C) (D)
42. All of these
earthquake
distributions are
purposely
centered around
a large
earthquake in
the catalog
(A) (B)
(C) (D)
Calaveras Random
Random Garlock
Identify the distributions taken from major
fault zones
43. The San Andreas fault at Parkfield has b=1
M 6 Parkfield earthquakes are simply an expected part
of the G-R distribution (Jackson and Kagan, 2006)
45. Conclusions
• Seismicity in most of California follows
the Gutenberg-Richter magnitude
frequency relationship with b=1.
• There is no evidence for significant b
value variation with location or on/off of
major faults.
• The b value should generally be solved for
with >2000 earthquakes that are clearly
above the completeness threshold and
that have minimal magnitude errors or
rounding.
46. The historic record along the full SAF
1812-2006 eqs, ± 10 km from SAF
Incomplete
Complete?
Catalog is too
incomplete,
short, and
error-prone,
but
Gutenberg-
Richter is
suggested
47. Common Errors in b value Calculation
1. Fitting data with linear least squares
(LSQ) rather than the simple
maximum likelihood (MLE) method
(read Aki (1965))
2. Data set is too small
3. Using earthquakes smaller than the
catalog completeness threshold
4. Using data with magnitude errors
48. Two Important Questions
• Does b value vary with location?
(Wiemer and Wyss, 1997; Schorlemmer and
Wiemer, 2004…)
• Does the magnitude-frequency
distribution vary on and off of major
faults? (Wesnousky et al. 1983; Schwartz
and Coppersmith, 1984…)
49. Error #1: Fitting with least squares rather
than MLE
b value solved from 100 trials with 500 simulated
earthquakes each; true b=1.0.
LSQ
solutions
MLE
solutions
• MLE solutions are closer to the true value of b
50. Why the value of b is important
Hazard Analysis: Small changes in b => large
changes in projected numbers of major
earthquakes
Earthquake Physics: The magnitude distribution
reflects fundamental properties of how earthquakes
grow and stop.
10,000 M ≥ 4 earthquakes
10 M ≥ 7 eqs
20 M ≥ 7 eqs
b = 1.0
b = 0.9
Example
51. Error #1: Fitting with linear least squares
(LSQ) rather than MLE
LSQ assumes the error at each
point is Gaussian rather than
Poissonian
LSQ assumes the error
on each point is equal
LSQ is disproportionately influenced by the largest
earthquakes
MLE weighs each earthquake equally
Hinweis der Redaktion
Kentsel Risk Yönetimi Eğitiminin amacı ülkemizde yerleşim ve yapılaşma sürecinde uygulanması gerekli esasları, özellikle Riskli Yer ve Yapıların belirlenmesinde takip edilmesi gerekli çağdaş jeofizik yöntemler hakkında yöneticilerin, mühendislerin, vatandaşların bilgilendirilmesini sağlayacak eğitim paketidir.
Jeofizik Mühendisliği açısından Kentsel Riskin Tanımı ve Kentsel Yenilenmede Uygulanması gerekli Jeofizik Mühendisliği uygulamalarının tanıtılmasını amaçlamaktadır. Ülkemizde Kentsel Dönüşümün en temel nedeni -deprem odaklı riskin azaltılmasıdır. Çünkü ülkemizin ve özellikle İstanbul’un beklenen büyük deprem riski altında olmasına bağlı olarak yapılan deprem senaryolarında ortaya çıkacak afetin faturasını ülkemizin kaldıramayacağı gerçeğinin anlaşılmış olmasından kaynaklı olarak Kentsel Yenilenme kararı yasalaşmıştır.
Ülkemizde deprem sonrası müdahale çalışmaları kapsamında AFET eğitimi verilmektedir, ve ülkemiz AFETE müdahale konusunda marka olma yolunda çok önemli adımlar atmıştır. Özellikle Van depremi sonrasında yapılan müdahale ve deprem sonrası yapılaşmada ortaya konan performansa bağlı olarak yapılan değerlendirmelerin genel olarak olumlu olması afet mühendisliği konusunda önemli mesafe alındığını göstermektedir. Fakat insanların afete maruz bırakılmaması, evsiz kalanların, insanların ölmemesi ve sakat kalmaması için RİSK Mühendisliği çalışmalarının yapılması çok daha önemlidir. Kentsel Dönüşüm Yasası Risk Mühendisliği çalışmalarını önceleyen devrim niteliğinde atılmış önemli bir adımdır.
Kentsel Risk Yönetimi eğitimi beş aşamadan oluşmaktadır. Kısaca bunlara değinmek gerekirse aşağıda açıklamaları özet olarak verilecektir.
Bilinç: Risk ile ilgili olarak bilgilendirme ve daha büyük kayıpları önlemek için yapılacak küçük adımların ve katkıların yararlı olacağı hususunda bilgi verilmesi çalışmasıdır.
Değişim: Riskin değişimine etki eden faktörlerin anlatılması ve toplam riskin oluşmasında farklı faktörlerin nasıl etki ettiği hususunda bilgi verilmesini amaçlamaktadır.
İnsan: İnsanlarda bir talep oluşturulması ve riskin azaltılması hususunda katkı vermeye istekli olacak düzeye çıkarılması durumunda çok az maliyetle büyük kayıpların önlenmesine altlık oluşturulacak taban veri bankasının oluşturulmasıyla alakalı bir çalışmayı kapsar.
Yapı: Riskli Yapıların Belirlenmesi Kentsel Dönüşüm Yasalarında yapılması gerekli çalışmadır. Yapıların incelenmesinde öncelikli hedef yapılara zarar vermeyecek ve mevcut durumunu inceleme sürecinde olumsuz etkilemeyecek tekniklerin kullanılması gerekir. Yapıların risk amaçlı incelenmesinde Yapı Dostu Mühendislik çalışmalarının yapılmasıyla alakalı bilgilendirmeyi amaçlamaktadır.
Yapılaşma: Yapılaşmaya uygun alanların seçilmesi çalışmalarının yapılmasında Yer Dostu Mühendislik uygulamalarının yapılması hususunda bilgi verilmesi hedeflenmektedir. Meydana gelen risklerin veya afetin sebebi yapılaşmaya uygun olmayan yerlerin imara açılması olduğu bilinen bir gerçektir. Heyelan sahalarının, deprem üretecek aktif kırıklara çok yakın alanların, depremde açığa çıkan deprem dalgalarını büyütecek pasif kırıklar üzerinde yapılaşmanın olması ülkemizde bir deprem sonrasında kayıpların büyüten en önemli faktördür.
Deprem İstatistiği, deprem tehlike parametrelerinin belirlenmesinde kullanılan bir yöntemdir. Doğru belirlenmiş tehlike analizleri ile riski azaltılacak doğru çalışmalar yapılabilir. Bu nedenle, basit ve yüzeysel yapılmış tehlike parametrelerinin tahminleri ile tehlikenin doğru belirlenmesi yapılmayacağı için riski azaltılması amaçlı çalışmalara fazla katkısı olamaz. Deprem istatistiğinde kullanılan veri ve yöntemler üzerinden kısaca durulacaktır.
https://youtu.be/gtFcmA-Twug
İstanbul depremi erken uyarı sistemi ; depremin önceden belirlenmesi ile deprem erken uyarı sistemi tamamen birbirinden farklı konulardır. Depremlerin önceden belirlenmesinde fay henüz kırılmadan oluşacak deprem büyüklüğünün zamanı ve yerinin önceden belirlenmesi çalışmasıdır. Deprem erken uyarı sistemi ile fay kırılmaya başlıyor ve deprem erken uyarı sistemi bu noktada devreye giriyor deprem erken uyarı sistemi nasıl çalışır? Fay hareket ettikten sonra fay yakınında bulunan sismometreler deprem dalgalarını sırası ile algılamaktadır. başlıca 2 tane dalga oluşturur ve bunlardan ilki sarı cephe ile diğeri ise kırmızı cephe ile gösterilir.sarı dalga cephesi ile gösterilen P dalgaları oldukça hızlı bir şekilde yayılmaktadır saniyede 5-6 km yol almakta olup sismometreye gelen bilgi ise veri işlem gücü saniyede 300.000km ve bu aradaki hız farkı bizim P dalgasındaki bilgiyi çok hızlı bir şekilde analiz etmemizi ve oluşabilecek s dalgası hasar yapıcı dalgaları bizim yerleşim merkezimize gelmeden ve hasar oluşturmaya başlamadan 50-60 saniye kadar zaman kazanarak bu sayede deprem erken uyarı tespiti yapmış oluruz. 1999 depreminden sonra meydana gelen Marmaradaki sismik boşluk kırılmasını beklediğimiz fay tamamen Marmara denizini kaplamaktadır. Faya yakın olan bölgelere karasal sismometrelerin yanında denizel sismometreler konularak fay hareketi yakından takip edildi. Fayda herhangi bir hareket meydana gelir gelmez en yakın sismometre bize depremin büyüklük bölgesini anında verir. Marmara bölgesinde sadece bu denizin içinden geçen fay değil bu fay dışında da bulunan Kuzey Anadolu Fayının başka kolları, güney kolu, orta kolları üzerinde de hasar yapıcı depremler meydana gelebilmektedir. Bu nedenle bölgesel deprem erken uyarı çalışmaları yapılıyor peki bu elde edilen 22-27 saniyede neler yapılabilir ? deprem erken uyarı sisteminin başlıca amacı oluşacak hasarı minimuma indirmek , can kaybını azaltmak , doğalgaz şebekesi borularındaki basınç düşürülerek yangınların çıkması , elektrik ve nükleer santraller kapatılarak oluşabilecek 2. Hasar deprem erken uyarı sistemi ile önlenmiş olur. Deprem erken uyarı sistemi ile birlikte çalışan istanbul acil müdahale nasıl tepki göstereceğini istanbul deprem acil müdahale sistemleri ile belirlenir ve riski gerçek zamanlı takip etmek mümkündür.sadece ana şoku değil ana şoktan sonra oluşacak artçı şoklarında bölgede meydana getirdiği risklerin nasıl değiştiği online olarak izlenir. 24.05.2014 tarihinde meydana gelen magnitüdü 6.5 olan Ege depremi ile oluşan dalgalar istanbul içinden geçer geçmez saniyeler sonra hangi bölgelerde ki binalar ne kadar kuvvete maruz kaldığını gerçek yer hareketini sürekli gözlemlediğimizden belirlemekteyiz olduğunca düşürmek igdaşta 100 den fazla sensörü istanbulun farklı bölgelerine yerleştirdi ve istanbul deprem erken uyarı sistemi ile entegre ederek gerçek zamanlı 200 den fazla istasyon ile eğer bir yer hareketi belirli bir değeri aşar ise o değeri aşar aşmaz borulardaki gaz basınçları düşürür . kandilli rasathanesinin yapmış olduğu projeye birçok kurum destek vermektedir. Bunlardan biri istanbul valiliği ismep projesi kapsamında vermektedir. Sistem modernize edilerek gerek cihazlar gerekse veri iletişiminin hızında önemli artışlar yakalanmıştır. Türk Telekom deprem uyarı sistemlerine fiber optik kablo imkanı sunması ile veri iletişimi hızlanmıştır deprem uyarı sistemi ile kandilli rasathanesi uyarıyı ms mertebesine ulaşmıştır. Veri işlem iletişimi sadece fiber optik ile değil uydu ilede sağlanmaktadır ki yedekleme olsun sistemlerden biri devre dışı kaldığında diğerinden gelen bilgi anında değerlendirilsin. İstanbulda yüksek binalar, gökdelenler oldukça fazla yapılmaktadır bu yüksek binalara sensörler yerleştirilerek yüksek binalar deprem sırasında nasıl davranış gösteriyor ve dayanıklılık eğrileri deprem sonjrasında nasıl değişiyor belirlenmelidir. Örneğin istanbulda yer alan 62 katlı safir binasına 30’a yakın kuvvetli yer hareketi yerleştirilmiş ve bunları takip ederek 6.5 büyüklüğünde 300 km uzaklıkta bir depremin normalde çok fazla hissedilmemesi gerekir fakat dalgaların Marmara denizi içerisinden uzun periyotlu gelen dalgalar yüksek yapıları etkileyerek safirinde uzun bir süre salınımına neden olmuştur. sistemi ile bu kapsamda istanbulun farklı bölgelerine 100 ‘den fazla kuvvetli yer hareketçisi yerleştirildi burada amaç bir deprem meydana gelir gelmez depremin meydana geldiği bölgelerde ivme belirli bir değeri aştı mı ? aştı ise o bölgede bulunan binaların maruz kalacağı hasar önceden tespit edilebilir ve o bölgede bulunan binalar depremden ne şekilde etkilenmiş ve bu ne için önemli ?o binanın hasar görüp görmediğini belirlemek bu sayede hemen mümkündür . eğer o bina hasar görmüş ise yıkılması şart değil hemen boşlatılır ki artçı depremlerden zarar görmesin ivme değerlerini gördüğümüzde binaların dayanıklılık eğrisinin ne şekilde değiştiğini verir.
Kentsel Risk Yönetimi eğitimi beş aşamadan oluşmaktadır. Kısaca bunlara değinmek gerekirse aşağıda açıklamaları özet olarak verilecektir.
Bilinç: Risk ile ilgili olarak bilgilendirme ve daha büyük kayıpları önlemek için yapılacak küçük adımların ve katkıların yararlı olacağı hususunda bilgi verilmesi çalışmasıdır.
Değişim: Riskin değişimine etki eden faktörlerin anlatılması ve toplam riskin oluşmasında farklı faktörlerin nasıl etki ettiği hususunda bilgi verilmesini amaçlamaktadır.
İnsan: İnsanlarda bir talep oluşturulması ve riskin azaltılması hususunda katkı vermeye istekli olacak düzeye çıkarılması durumunda çok az maliyetle büyük kayıpların önlenmesine altlık oluşturulacak taban veri bankasının oluşturulmasıyla alakalı bir çalışmayı kapsar.
Yapı: Riskli Yapıların Belirlenmesi Kentsel Dönüşüm Yasalarında yapılması gerekli çalışmadır. Yapıların incelenmesinde öncelikli hedef yapılara zarar vermeyecek ve mevcut durumunu inceleme sürecinde olumsuz etkilemeyecek tekniklerin kullanılması gerekir. Yapıların risk amaçlı incelenmesinde Yapı Dostu Mühendislik çalışmalarının yapılmasıyla alakalı bilgilendirmeyi amaçlamaktadır.
Yapılaşma: Yapılaşmaya uygun alanların seçilmesi çalışmalarının yapılmasında Yer Dostu Mühendislik uygulamalarının yapılması hususunda bilgi verilmesi hedeflenmektedir. Meydana gelen risklerin veya afetin sebebi yapılaşmaya uygun olmayan yerlerin imara açılması olduğu bilinen bir gerçektir. Heyelan sahalarının, deprem üretecek aktif kırıklara çok yakın alanların, depremde açığa çıkan deprem dalgalarını büyütecek pasif kırıklar üzerinde yapılaşmanın olması ülkemizde bir deprem sonrasında kayıpların büyüten en önemli faktördür.
http://www.slideshare.net/oncel/dnem-projesi-formatstatistiksel-sismoloji
Fay Bilgilerini Ekle
İsim ve Uzunluk
Kentsel Risk Yönetimi eğitimi beş aşamadan oluşmaktadır. Kısaca bunlara değinmek gerekirse aşağıda açıklamaları özet olarak verilecektir.
Bilinç: Risk ile ilgili olarak bilgilendirme ve daha büyük kayıpları önlemek için yapılacak küçük adımların ve katkıların yararlı olacağı hususunda bilgi verilmesi çalışmasıdır.
Değişim: Riskin değişimine etki eden faktörlerin anlatılması ve toplam riskin oluşmasında farklı faktörlerin nasıl etki ettiği hususunda bilgi verilmesini amaçlamaktadır.
İnsan: İnsanlarda bir talep oluşturulması ve riskin azaltılması hususunda katkı vermeye istekli olacak düzeye çıkarılması durumunda çok az maliyetle büyük kayıpların önlenmesine altlık oluşturulacak taban veri bankasının oluşturulmasıyla alakalı bir çalışmayı kapsar.
Yapı: Riskli Yapıların Belirlenmesi Kentsel Dönüşüm Yasalarında yapılması gerekli çalışmadır. Yapıların incelenmesinde öncelikli hedef yapılara zarar vermeyecek ve mevcut durumunu inceleme sürecinde olumsuz etkilemeyecek tekniklerin kullanılması gerekir. Yapıların risk amaçlı incelenmesinde Yapı Dostu Mühendislik çalışmalarının yapılmasıyla alakalı bilgilendirmeyi amaçlamaktadır.
Yapılaşma: Yapılaşmaya uygun alanların seçilmesi çalışmalarının yapılmasında Yer Dostu Mühendislik uygulamalarının yapılması hususunda bilgi verilmesi hedeflenmektedir. Meydana gelen risklerin veya afetin sebebi yapılaşmaya uygun olmayan yerlerin imara açılması olduğu bilinen bir gerçektir. Heyelan sahalarının, deprem üretecek aktif kırıklara çok yakın alanların, depremde açığa çıkan deprem dalgalarını büyütecek pasif kırıklar üzerinde yapılaşmanın olması ülkemizde bir deprem sonrasında kayıpların büyüten en önemli faktördür.
The global magnitude-frequency relationship: Gutenberg-Richter with b=1
Hutton et al. (2010) obtained b=1.0 for Southern California
Setting the catalog completeness threshold by eye can lead to b value underestimation by 0.1 to 0.2.
Lower b values are often reported because it is easy to use a value of Mc that is too small
Magnitude error can also cause miscalculation of b values
Larger magnitude errors for smaller earthquakes inflate b
b is best fit at the largest reasonable minimum magnitude
&gt;2000 good quality earthquakes are required for 98% confidence errors &lt; 0.05
Erroneous b values also frequently result from data sets that are too small
https://www.researchgate.net/researcher/34592561_K_R_Felzer
Declustering reduces b value in routines where the smaller earthquakes in a cluster are preferentially removed