Title (eng)
Seismic hazard analysis of the territory of Slovakia using zoneless approach
Parallel title (deu)
Zonenfreie Methode der Analyse der seismischen Gefährdung für das Gebiet der Slowakei
Author
Barbara Badova
Advisor
Róbert Kysel
Assessor
Róbert Kysel
Abstract (deu)
Die Einschätzung der seismischen Gefährdung, die von Allin Cornell und Luis Esteva in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts vorgestellt wurde, ist auf dem seismischen Quellzonenmodell gegründet. In jeder Quellzone wird eine Gleichverteilung der Seismizität in Zeit und Raum behauptet. In Gebieten, in denen die Bindung zwischen Seismizität und Geologie zu komplex ist, wird der Prozess der Einteilung eines Gebietes in seismische Quellzonen kompliziert und hängt von der Expertensicht ab. Es ist zwar evident, dass die Seismizität in einer Quellenzone nicht homogen ist, für die Berechnungsmodelle müssen wir aber die Approximation in Betracht ziehen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurden verschiedene alternative Methoden der Einschätzung der seismischen Gefährdung entwickelt. Ein Beispiel dieser Herangehensweise ist die zonenfreie Methode, die durch Gordon Woo (1996) entwickelt wurde. Diese zonenfreie Methode basiert bei den Auswertungen auf den Erdbeben-Katalogen – die Erdbebenepizentren werden mit einer nicht-parametrisch bestimmten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (so genannte Kernel-Funktion) geographisch geglättet. Die resultierende seismische Gefährdung ist die Summe der Daten von den Kernel-Funktionen, wobei der Beitrag jedes Ereignisses invers seiner effektiven Wiederholrate gewichtet ist. Ein anderer wichtiger Parameter der Kernel-Funktion ist die Bandweite, deren Wert von der geographischen Distribution der Erdbebenepizentren beeinflusst wird. Die vorliegende Masterarbeit verfolgt die zonenfreie Methode bei der Analyse der seismischen Gefährdung für das Gebiet der Slowakei. Bei der Analyse der seismischen Gefährdung wurde die Anfälligkeit von Antrittsparametern getestet und die Resultate, die durch die zonenfreie Methode gewonnen werden konnten, wurden mit den durch die klassische Cornell – McGuire gebundene Methode (Kysel 2014) gewonnenen Resultaten verglichen. Die Resultate, die durch Cornell – McGuire zonengebundene Methode erzielt werden, sind stark von dem benutzten Starkbodenbewegungsmodell (GMPE) abhängig, besonders in den Gebieten mit hoher Seismizität. Dieser Zusammenhang konnte bei der Anwendung der zonenfreien Methode nicht beobachtet werden. Um nur ein Beispiel anzuführen, die Spitzenbodenbeschleunigung von der zonenfreien Methode ist höher in den Gebieten mit moderater Seismizität (z.B. in den Gebieten der Ostslowakei), in denen in Vergangenheit mehrere Erdbeben mit mittleren Intensität dokumentiert wurden.
Abstract (eng)
Probabilistic seismic hazard analysis developed by Allin Cornell and Luis Esteva in the late 60s is based on the seismic source zones definition in which spatially and temporarily homogenous seismic activity is assumed. In regions where the association between seismicity and geology is complex, the definition of the source zones is often difficult and to some extent is a matter of expert judgement. It is also known, that the seismicity is not homogeneous within a source zone, but it is only approximation for computational purposes. To overcome these difficulties alternative approaches to probabilistic seismic hazard analysis have been developed. One example is the zoneless approach proposed by Gordon Woo (1996). In zoneless approach, earthquake catalogue is directly used for probabilistic seismic hazard analysis – earthquake epicentres are spatially smoothed using non-parametrically estimated probability density function called the kernel function. Contributions of individual events to the resulting hazard are inversely weighted by their effective return period. Other parameter that is incorporated in computations is the bandwidth function that is designed to reflect the degree of spatial clustering of the catalogued earthquakes in individual magnitude bins.
In this master´s thesis we used zoneless approach to probabilistic seismic hazard analysis of the territory of Slovakia. We tested the sensitivity of the results to the input parameters. Obtained results by zoneless approach were subsequently compared to results obtained by classical Cornell-McGuire methodology (Kysel 2014). The results obtained using classical Cornell-McGuire methodology differs significantly with respect to the chosen ground motion prediction equation, what we did not observe for zoneless approach. For one of used ground motion prediction equations gives Cornell-McGuire approach higher values of the peak ground acceleration especially in areas with high seismic activity. The peak ground acceleration obtained using zoneless approach was higher mainly in Eastern Slovakia, where several medium sized earthquakes were recorded in the past.
Keywords (eng)
seismic hazard analysiszoneless approachkernel functionSlovakia
Keywords (deu)
Analyse der seismischen Gefährdungzonenfreie MethodeKernel-FunktionSlowakei
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1328596
rdau:P60550 (deu)
101 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
101
Association (deu)
Title (eng)
Seismic hazard analysis of the territory of Slovakia using zoneless approach
Parallel title (deu)
Zonenfreie Methode der Analyse der seismischen Gefährdung für das Gebiet der Slowakei
Author
Barbara Badova
Abstract (deu)
Die Einschätzung der seismischen Gefährdung, die von Allin Cornell und Luis Esteva in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts vorgestellt wurde, ist auf dem seismischen Quellzonenmodell gegründet. In jeder Quellzone wird eine Gleichverteilung der Seismizität in Zeit und Raum behauptet. In Gebieten, in denen die Bindung zwischen Seismizität und Geologie zu komplex ist, wird der Prozess der Einteilung eines Gebietes in seismische Quellzonen kompliziert und hängt von der Expertensicht ab. Es ist zwar evident, dass die Seismizität in einer Quellenzone nicht homogen ist, für die Berechnungsmodelle müssen wir aber die Approximation in Betracht ziehen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurden verschiedene alternative Methoden der Einschätzung der seismischen Gefährdung entwickelt. Ein Beispiel dieser Herangehensweise ist die zonenfreie Methode, die durch Gordon Woo (1996) entwickelt wurde. Diese zonenfreie Methode basiert bei den Auswertungen auf den Erdbeben-Katalogen – die Erdbebenepizentren werden mit einer nicht-parametrisch bestimmten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (so genannte Kernel-Funktion) geographisch geglättet. Die resultierende seismische Gefährdung ist die Summe der Daten von den Kernel-Funktionen, wobei der Beitrag jedes Ereignisses invers seiner effektiven Wiederholrate gewichtet ist. Ein anderer wichtiger Parameter der Kernel-Funktion ist die Bandweite, deren Wert von der geographischen Distribution der Erdbebenepizentren beeinflusst wird. Die vorliegende Masterarbeit verfolgt die zonenfreie Methode bei der Analyse der seismischen Gefährdung für das Gebiet der Slowakei. Bei der Analyse der seismischen Gefährdung wurde die Anfälligkeit von Antrittsparametern getestet und die Resultate, die durch die zonenfreie Methode gewonnen werden konnten, wurden mit den durch die klassische Cornell – McGuire gebundene Methode (Kysel 2014) gewonnenen Resultaten verglichen. Die Resultate, die durch Cornell – McGuire zonengebundene Methode erzielt werden, sind stark von dem benutzten Starkbodenbewegungsmodell (GMPE) abhängig, besonders in den Gebieten mit hoher Seismizität. Dieser Zusammenhang konnte bei der Anwendung der zonenfreien Methode nicht beobachtet werden. Um nur ein Beispiel anzuführen, die Spitzenbodenbeschleunigung von der zonenfreien Methode ist höher in den Gebieten mit moderater Seismizität (z.B. in den Gebieten der Ostslowakei), in denen in Vergangenheit mehrere Erdbeben mit mittleren Intensität dokumentiert wurden.
Abstract (eng)
Probabilistic seismic hazard analysis developed by Allin Cornell and Luis Esteva in the late 60s is based on the seismic source zones definition in which spatially and temporarily homogenous seismic activity is assumed. In regions where the association between seismicity and geology is complex, the definition of the source zones is often difficult and to some extent is a matter of expert judgement. It is also known, that the seismicity is not homogeneous within a source zone, but it is only approximation for computational purposes. To overcome these difficulties alternative approaches to probabilistic seismic hazard analysis have been developed. One example is the zoneless approach proposed by Gordon Woo (1996). In zoneless approach, earthquake catalogue is directly used for probabilistic seismic hazard analysis – earthquake epicentres are spatially smoothed using non-parametrically estimated probability density function called the kernel function. Contributions of individual events to the resulting hazard are inversely weighted by their effective return period. Other parameter that is incorporated in computations is the bandwidth function that is designed to reflect the degree of spatial clustering of the catalogued earthquakes in individual magnitude bins.
In this master´s thesis we used zoneless approach to probabilistic seismic hazard analysis of the territory of Slovakia. We tested the sensitivity of the results to the input parameters. Obtained results by zoneless approach were subsequently compared to results obtained by classical Cornell-McGuire methodology (Kysel 2014). The results obtained using classical Cornell-McGuire methodology differs significantly with respect to the chosen ground motion prediction equation, what we did not observe for zoneless approach. For one of used ground motion prediction equations gives Cornell-McGuire approach higher values of the peak ground acceleration especially in areas with high seismic activity. The peak ground acceleration obtained using zoneless approach was higher mainly in Eastern Slovakia, where several medium sized earthquakes were recorded in the past.
Keywords (eng)
seismic hazard analysiszoneless approachkernel functionSlovakia
Keywords (deu)
Analyse der seismischen Gefährdungzonenfreie MethodeKernel-FunktionSlowakei
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1328597
Number of pages
101
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