Erdbebenstatistik. Stefan Wiemer

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Werner Ziegler
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1 Erdbebenstatistik Stefan Wiemer Danijel Schorlemmer Matt Gerstenberger Jochen Woessner Samuel Neukomm Martin Mai Gregor Hillers Johannes Ripperger Thomas van Stiphout Max Wyss

Ausbildung vom Diplomanden und Doktoranden (5 Diplomanden und 5 Doktoranden in den letzten

2 Ziele der Erdbebenstatistik Mit statistischen Methoden eine Brücke zwischen Observablen und physikalischen Modellen zu schlagen ( statistischen Seismologie ). Ausbildung vom Diplomanden und Doktoranden (5 Diplomanden und 5 Doktoranden in den letzten 4 Jahren). Anwendungen in der Schweiz, aber auch Weltweit. Alaska Kalifornien Schweiz/EU Himalaya Japan Neuseeland

3 Ausgewählte Projekte (1): Die Magnituden- Häufigkeitsverteilung von Erdbeben in der Region Basel Jährliche kumulative Anzahl /10 1/100 1/1000 1/ Magnitude bis bis bis bis bis 2002 Gutenberg-Richter: log 10 N = a - bm b: relative Magnitudenverteilung a: Produktivität N: Kumulative Anzahl Probleme: Gewichtung der Zeitperioden, Datenunsicherheiten, Unsicherheiten im Modell Wichtiger Input für Gefährdungskarten

4 Lassen sich regionale und zeitliche Unterschiede in b- und a- Werten für eine verbesserte Abschätzung der seismischen Gefährdung benutzen? Allgemein: Welche physikalischen Parameter beeinflussen die Magnituden-Häufigkeitsverteilung? b-wert a-wert

5 Ausgewählte Projekte (2): Ursprung und Aufstiegsweg von Magma in vulkanischen Regionen Mt. St. Helens Hawaii Raum-Zeit Kartierung von b-werten in vulkanischen Regionen. Hohe b-werte signalisieren Magmakammern. Ziel: Strukturanalyse, sowie Überwachung von vulkanischen Regionen. Mt. Redoubt Mt. Etna

6 Ausgewählte Projekte (3): STEP - Short Term Earthquake Probabilities Testregion: Kalifornien. Aufgrund der hohen Seismizität lassen sich Modelle dort innert weniger Jahre quantitativ testen. Partner: Southern California Earthquake Center und US Geological Survey. Wir sind die einzige nicht-amerikanische Arbeitsgruppe die eingeladen wurde zum neuen Kalifornischen Gefährdungsmodell beizutragen. Novum: Detaillierte Nachbeben- und Vorbebenwahrscheinlichkeiten, integriert in standardisierte seismische Gefährdungskarten. Ziel: Das Erdbebenwetter der nächsten 24 Stunden, stündlich erstellt und im Internet abrufbar. Grundlagen: Erdbeben clustern räumlich und zeitlich (Nachbeben, Vorbeben, Schwärme).

7 Das Erdbebenwetter in Kalifornien am 23. Mai 2003 Tägliche Wahrscheinlichkeit einer Bodenbewegung MMI VI = M 4.2, vor 6 Stunden Echo von Landers/Hector (1992/1999) Hintergrund zeitabhängig Summe

8 Die Gefährdung ändert sich mit der Zeit. Tag 3 Tag 14 Tag 30

9 Ausgewählte Projekte (4): Weltweite Abschätzung von Erdbebenschäden in Echtzeit Erdbebenparameter Schadensabschätzung Schadensabschätzung DEZA - SKH

Ausgewählte Projekte (5): Realistische Bodenbewegungen im

Bruchverschiebungsverteilung Berechnen der Spannungsänderung

Bruchprozesses um eine raumzeitliches Bild der

10 Ausgewählte Projekte (5): Realistische Bodenbewegungen im Erdbebennahfeld durch stochastische Herdmodelle Simulierte Bruchverschiebungsverteilung Berechnen der Spannungsänderung auf der Bruchfläche Modellierung des dynamischen Bruchprozesses um eine raumzeitliches Bild der Bruchcharakteristika zu erhalten Berechnung der Bodenbewegung in der Nähe der Bruchfläche

A B 100 80 60 40 20 Cumulative Number B A Time in years 1990 1994

11 Ausgewählte Projekte (6): Erdbebenvorläufer Beispiel: Denali, Alaska. Einige Erdbeben zeigen signifikante Vorläufer! A B Cumulative Number B A Time in years β-value Aktivität + Nov. 2002, M7.9 Denali Fault Earthquake Aktivität -

12 Erdbebenvorläufer in der Schweiz? Seismizitätsänderungen im Zeitraum Rate - Rate +

13 A B Ausblick Übertragung der zeitabhängigen Modelle auf Europa und die Schweiz ( EU-STEP ). Integrativer Ansatz im Gefährdungsbereich. Y Erstellen und Testen von Gefährdungsmodellen, die auf X statistischen oder physikalischen Annahmen basieren. Early Warning basierend auf Bayesischen Methoden. Zusammenhang zwischen Spannung/Deformation und Seismizität. D Z W Mc Karte der Magnitude of c omplete rec ording Harvard Datensatz

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