UCERF3

2015 års Uniform California Earthquake Rupture Forecast, version 3, eller UCERF3 , är den senaste officiella jordbävningsrupturprognosen (ERF) för delstaten Kalifornien , och ersätter UCERF2 . Den ger auktoritativa uppskattningar av sannolikheten och svårighetsgraden av potentiellt skadliga jordbävningsbrott på lång och kort sikt. Att kombinera detta med markrörelsemodeller ger uppskattningar av hur allvarliga markskakningar som kan förväntas under en given period ( seismisk fara ) och av hotet mot den byggda miljön ( seismisk risk ). Denna information används för att informera om teknisk design och byggregler, för att planera för katastrofer och för att utvärdera om jordbävningsförsäkringspremier är tillräckliga för de potentiella förlusterna. En mängd olika riskmått kan beräknas med UCERF3; ett typiskt mått är sannolikheten för en jordbävning med magnituden M 6,7 (storleken på Northridge-jordbävningen 1994 ) under de 30 åren (typisk livslängd för ett bolån) sedan 2014.

UCERF3 utarbetades av arbetsgruppen för California Earthquake Probabilities (WGCEP), ett samarbete mellan United States Geological Survey (USGS), California Geological Survey (CGS) och Southern California Earthquake Center (SCEC), med betydande finansiering från California Earthquake Authority (CEA).

Kalifornien (markerat i vitt) och buffertzon som visar de 2 606 felundersektionerna i UCERF 3.1. Färger indikerar sannolikheten (i procent) att uppleva en M ≥ 6,7 jordbävning under de kommande 30 åren, vilket står för den stress som ackumulerats sedan den senaste jordbävningen. Inkluderar inte effekter från Cascadia-subduktionszonen (ej visad) i det nordvästra hörnet.

Höjdpunkter

En stor framgång med UCERF3 är användningen av en ny metod som kan modellera flerfelsbrott som har observerats i de senaste jordbävningarna. Detta gör att seismiciteten kan fördelas på ett mer realistiskt sätt, vilket har korrigerat ett problem med tidigare studier som överpredikterade jordbävningar av måttlig storlek (mellan magnituden 6,5 och 7,0). Antalet jordbävningar med magnitud (M) 6,7 och större (över hela staten) tros nu vara ungefär en på 6,3 år, istället för en på 4,8 år. Å andra sidan förväntas nu jordbävningar av magnituden 8 och större ungefär vart 494:e år (ned från 617). I övrigt är de övergripande förväntningarna på seismicitet i allmänhet i linje med tidigare resultat. (Se tabell A för en sammanfattning av de totala priserna.)

Felmodelldatabasen har reviderats och utökats för att täcka över 350 felsektioner, upp från cirka 200 för UCERF2, och nya attribut har lagts till för att bättre karakterisera felen. Olika tekniska förbättringar har också gjorts.

Tabell A : Uppskattade sannolikheter (minsta, mest sannolika och maximum) för en jordbävning av den givna magnituden under de kommande trettio åren för olika regioner i Kalifornien 1
M ≥ 6,0 6.7 7,0 7.5 7.7 8,0
Alla CA 100 % 100 % 100 % 97 % 100 % 100 % 77 % 93 % 100 % 17 % 48 % 85 %    3 % 27 % 71 %    0 %    7 % 32 %
N. CA 100 % 100 % 100 % 84 % 95 % 100 % 55 % 76 % 96 %    8 % 28 % 60 %    1 % 15 % 45 %    0 %    5 % 25 %
S. CA 100 % 100 % 100 % 77 % 93 % 100 % 44 % 75 % 97 %    9 % 36 % 79 %    2 % 22 % 68 %    0 %    7 % 32 %
SF    89 % 98 % 100 % 52 % 72 % 94 % 27 % 51 % 84 %    5 % 20 % 43 %    0 % 10 % 32 %    0 %    4 % 21 %
LA    84 % 96 % 100 % 28 % 60 % 92 % 17 % 46 % 87 %    5 % 31 % 77 %    1 % 20 % 68 %    0 %    7 % 32 %
1. Från tabell 7 i Field et al. 2015 , sid. 529. "M" är momentstorlek (s. 512).

Placering av huvudfel i följande tabell, med segment färgkodade för att visa glidhastighet (upp till 40 mm per år).

Av de sex huvudförkastningar som utvärderats i tidigare studier är södra San Andreas-förkastningen fortfarande den mest sannolika att drabbas av en M ≥ 6,7 jordbävning under de kommande 30 åren. Den största ökningen av sådan sannolikhet är Calaveras-förkastningen (se huvudfelskarta för plats), där medelvärdet (mest troligt) nu är satt till 25 %. Det gamla värdet på 8 % är lägre än det nu förväntade minimum (10 %). Den tidigare underskattningen tros mest bero på att man inte modellerade flerfelsbrott, vilket begränsade storleken på många brott.

Den största sannolikhetsminskningen är San Jacinto-förkastningen , som gick från 32% till 9%. Återigen beror detta på multifault rupturing, men här är effekten färre jordbävningar, men de är mer benägna att vara större (M ≥ 7,7)

Tabell B

Tabell B : Sammanlagda sannolikheter för en M ≥ 6,7 jordbävning inom 30 år (och förändring från UCERF2) 1
Fel 2 Sektionskartor 3
QFFDB- fel nr 4 		Längd 5 Anmärkningsvärda jordbävningar Min. 6 Betyda Max.
San Andreas Fault söderut











Parkfield Cholame Carrizo Big Bend Mojave N Mojave S San Bernardino N San Bernardino S San Gorgonio Pass N. Branch Mill Cr Coachella





1f 1g 1h 1i 1j


546 km 339 miles

Jordbävningen i Fort Tejon 1857


17 % (−6 %)
53 % (−7 %)
93 % (−1 %)
San Andreas Fault norr





Offshore North Coast Peninsula Santa Cruz Mts Creeping Section





la Ib 1c Id le


472 km 293 miles

Jordbävningen i San Francisco 1906

 
1 % (−5 %)
33 % (+12 %)
73 % (+33 %)

Hayward / Rodgers Creek Fault



Rodgers Creek Hayward North Hayward South




55a 55b 55c 32


150 km 93 miles

Jordbävningen i Hayward 1868


14 % (−2 %)
32 % (0 %)
54 % (−14 %)
Calaveras fel



North Central South




54a 54b 54c 54d


123 km 76 miles




1911 Calaveras jordbävning 1979 Coyote Lake jordbävning 1984 Morgan Hill jordbävning 2007 Alum Rock jordbävning


10 % (+8 %)
25 % (+17 %)
54 % (+32 %)
San Jacinto förkastningszon








San Bernardino San Jacinto Valley Stepovers Anza Clark Coyote Creek Borrego Superstition Mtn








125a 125b 125c 125d 125e 125f 125g


309 km 192 miles

Jordbävningen i San Jacinto 1918

 
0 % (−14 %)
9 % (23 %)
35 % (−20 %)
Garlock fel



Öst Central Väst



69a 69b 69c


254 km 158 miles

 
0 % (−3 %)
8 % (+2 %)
37 % (+24 %)
Helsingörs förkastningszon






Whittier Glen Ivy Stepovers Temecula Julian Coyote Mountains







126a 126b 126c 126d 126e 126f 126g


249 km 217 miles

Helsingörs jordbävning 1910

  
1 % (−4 %)
5 % (−6 %)
17 % (−8 %)
Anteckningar.
1. Anpassad från tabell 6 i Field et al. 2015 , sid. 525. Värden är aggregerade från de felsektioner som utgör varje fel. Vissa avsnitt har högre individuella sannolikheter; se tabell 4 i Field et al. 2015 , sid. 523. "M" är momentstorlek (s. 512).
2. Dessa är de sex fel för vilka UCERF2 hade tillräckligt med data för att göra stressförnyande modellering. Hayward förkastningszonen och Rodgers Creek förkastningen behandlas som ett enda fel; San Andreas-felet behandlas som två sektioner.
3. UCEF3-felsektioner, med länkar till "deltagande"-kartor för varje sektion (markerad i svart), som visar frekvensen (i färg) som sektionen deltar i brott med andra sektioner. Deltagandekartor för alla felsektioner tillgängliga på http://pubs.usgs.gov/of/2013/1165/data/UCERF3_SupplementalFiles/UCERF3.3/Model/FaultParticipation/ Vissa fel har lagt till eller delat avsnitt sedan UCERF2.
4. USGS Quaternary Fault and Fold Database felnummer, med länkar till sammanfattande rapporter. QFFDB-kartor är inte längre tillgängliga.
5. Längder från UCERF-2, Tabell 4; kan variera från QFFDB-värden.
6. Min. och Max. sannolikheter motsvarar de minsta och mest sannolika alternativen i logikträdet; Medelvärdet är ett vägt medelvärde.
7. Slirhastigheter ingår inte på grund av variationer över sektioner och deformationsmodeller. Se figur C21 (nedan) för en illustration.

Metodik

Jordbävningar i Kalifornien är resultatet av Stillahavsplattan , på väg ungefär nordväst och glider förbi den nordamerikanska kontinenten. Detta kräver inkvartering av 34 till 48 millimeter (cirka en och en halv tum) glidning per år, med en del av det som tas upp i delar av Basin och Range Province öster om Kalifornien. Denna glidning uppfylls av brott (jordbävningar) och aseismisk krypning på de olika förkastningarna, med frekvensen av brott beror (delvis) på hur glidningen fördelar sig över de olika förkastningarna.

Modellering

UCERF3:s fyra nivåer av modellering, och några av alternativen som bildar logikträdet.

Precis som sin föregångare bestämmer UCERF3 detta baserat på fyra lager av modellering:

  1. Felmodellerna (FM 3.1 och 3.2) beskriver den fysiska geometrin hos de större och mer aktiva felen .
  2. Deformationsmodeller bestämmer glidhastigheten och relaterade faktorer för varje felsektion, hur mycket töjning som ackumuleras innan ett fel brister och hur mycket energi som sedan frigörs. Fyra deformationsmodeller används, som speglar olika tillvägagångssätt för att hantera jordbävningsdynamik.
  3. Jordbävningshastighetsmodellen (ERM) passar ihop alla dessa data för att uppskatta den långsiktiga hastigheten för brott .
  4. Sannolikhetsmodellen uppskattar hur nära (färdigt) varje felsegment är att brista givet hur mycket stress som har ackumulerats sedan dess senaste brott .

De första tre skikten av modellering används för att bestämma de långsiktiga, eller tidsoberoende, uppskattningarna av storleken, platsen och frekvensen av potentiellt skadliga jordbävningar i Kalifornien. Den tidsberoende modellen är baserad på teorin om elastisk återhämtning , att efter att en jordbävning släpper tektoniska spänningar kommer det att dröja innan tillräcklig spänning ackumuleras för att orsaka ytterligare en jordbävning. I teorin borde detta ge en viss regelbundenhet i jordbävningarna på ett givet fel, och att veta datumet för det sista brottet är en ledtråd till hur snart nästa kan förväntas. I praktiken är detta inte så tydligt, delvis på grund av att glidhastigheten varierar, och även på grund av att felsegment påverkar varandra, så ett brott på ett segment utlöser brott på intilliggande segment. En av prestationerna med UCERF3 är att bättre hantera sådana multifelbrott.

De olika alternativen (se diagram), tagna i olika kombinationer, bildar ett logiskt träd av 1440 grenar för den tidsoberoende modellen, och, när de fyra sannolikhetsmodellerna räknas in, 5760 grenar för den tidsberoende modellen. Varje gren utvärderades och viktades efter dess relativa sannolikhet och betydelse. UCERF3-resultaten är ett genomsnitt av alla dessa viktade alternativ.

"Den stora inversionen"

I UCERF2 modellerades varje fel separat, som om brott inte sträcker sig till andra fel. Detta antagande om förkastningssegmentering misstänktes vara orsaken till att UCERF2 förutspådde nästan dubbelt så många jordbävningar i området M 6,5 till 7,0 som faktiskt observerades, och står i motsats till det multifelbrott som ses i många jordbävningar.

UCERF3 delar upp varje felsektion (som modellerats av felmodellerna) i undersektioner (2606 segment för FM 3.1 och 2665 för FM 3.2), och tar sedan hänsyn till brott av flera segment oavsett vilket föräldrafel de tillhör. Efter att ha tagit bort de bristningar som anses osannolika finns det 253 706 möjligheter att överväga för FM 3.1 och 305 709 för FM 3.2. Detta kan jämföras med mindre än 8 000 brott som beaktats i UCERF2, och återspeglar den höga anslutningsmöjligheten hos Kaliforniens felsystem.

Fig. C21 från Appendix C. Plottar av glidhastigheter på två parallella förkastningar (San Andreas och San Jacinto) bestämt av tre deformationsmodeller, och en "geologisk" modell baserad helt på observerade glidhastigheter, som visar variationer längs varje segment. Den stora inversionen löser dessa och många andra variabler för att hitta värden som ger en övergripande bästa passform.

En betydande prestation av UCERF är utvecklingen av ett tillvägagångssätt på systemnivå som kallas "grand inversion". Detta använder en superdator för att lösa ett system av linjära ekvationer som samtidigt uppfyller flera begränsningar såsom kända glidhastigheter, etc. Resultatet är en modell (uppsättning av värden) som bäst passar de tillgängliga data. För att balansera dessa olika faktorer ger den också en uppskattning av hur mycket seismicitet som inte tas med i förkastningsmodellen, möjligen i fel som ännu inte upptäckts. Mängden glidning som inträffar på oidentifierade förkastningar har uppskattats till mellan 5 och cirka 20 mm/år beroende på platsen (i allmänhet högre i LA-området) och deformationsmodellen, med en modell som når 30 mm/år strax norr om LA.

bedömning

Medan UCERF3 representerar en avsevärd förbättring jämfört med UCERF2, och den bästa tillgängliga vetenskapen hittills för att uppskatta Kaliforniens jordbävningsrisk, varnar författarna för att det fortfarande är en approximation av det naturliga systemet. Det finns ett antal antaganden i den tidsoberoende modellen, medan den slutliga (tidsberoende) modellen uttryckligen "förutsätter att elastisk rebound dominerar andra kända och misstänkta processer som inte ingår i modellen." Bland de kända processerna som inte ingår är spatiotemporal klustring.

Det finns ett antal källor till osäkerhet, såsom otillräcklig kunskap om förkastningsgeometri (särskilt på djupet) och slirhastigheter, och det finns en stor utmaning i hur man balanserar de olika elementen i modellen för att uppnå bästa passform med tillgängliga observationer. Till exempel är det svårt att anpassa paleoseismiska data och glidhastigheter på södra San Andreas-förkastningen, vilket resulterar i uppskattningar av seismicitet som är cirka 25 % mindre än vad som kan ses i paleoseismiska data. Datan passar visserligen om en viss begränsning (den regionala magnitud-frekvensfördelningen) är lättad, men detta tar tillbaka problemet med att överförutse måttliga händelser.

Ett viktigt resultat är att det allmänt accepterade Gutenberg-Richter (GR) förhållandet (att fördelningen av jordbävningar visar ett visst samband mellan magnitud och frekvens) är oförenlig med vissa delar av den nuvarande UCERF3-modellen. Modellen innebär att uppnående av GR-konsistens skulle kräva vissa förändringar i seismologisk förståelse som "faller utanför de nuvarande gränserna för acceptans på konsensusnivå". Huruvida Gutenberg-Richter-relationen är otillämplig på skalan av individuella fel, eller om någon grund i modellen är felaktig, "kommer att vara lika djupgående vetenskapligt och ganska konsekvent med avseende på fara."

Se även

Anteckningar

Källor

  • schaktare, DI; Olsen, KB; Pollitz, FF; Stein, RS ; Toda, S. (2009), "The 1911 M~6.6 Calaveras Earthquake: Source Parameters and the Role of Static, Viskoelastic and Dynamic Coulomb Stress Changes Imparted by the 1906 San Francisco Earthquake" , Bulletin of the Seismological Society of America , 99 (3): 1746–1759, doi : 10.1785/0120080305 .
  • Parsons, Tom; Johnson, Kaj M.; Fågel, Peter; Bormann, Jayne; Dawson, Timothy E.; Field, Edward H.; Hammond, William C.; Herring, Thomas A.; McCaffrey, Rob; Shen, Zhen-Kang; Thatcher, Wayne R.; Weldon II, Ray J.; Zeng, Yuehua (2013), "Appendix C – Deformationsmodeller för UCERF3", US Geological Survey , Open-File Report 2013–1165 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=UCERF3&oldid=1140716040 "