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Le nuove versioni del codice Boxer e il loro impatto sul calcolo della magnitudo e della localizzazione dei terremoti storici Paolo Gasperini Dipartimento.

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Presentazione sul tema: "Le nuove versioni del codice Boxer e il loro impatto sul calcolo della magnitudo e della localizzazione dei terremoti storici Paolo Gasperini Dipartimento."— Transcript della presentazione:

1 Le nuove versioni del codice Boxer e il loro impatto sul calcolo della magnitudo e della localizzazione dei terremoti storici Paolo Gasperini Dipartimento di Fisica Università di Bologna

2 Versioni di Boxer disponibili in rete

3 Utilizzate per CPTI versione 2004

4 Procedura utilizzata da Boxer (Gasperini et Al., 1999, BSSA) per calcolare epicentro e intensità epicentrale Epicentro Sono selezionate le N 0 località con I=I MAX If N 0 <3 then sono selezionate anche le N 1 località con I=I MAX -1 Endif If N 0 +N 1 <4 then Le coordinate epicentrali sono ottenute come media delle coordinate delle località selezionate Else If N 0 +N 1 =4 then le due coordinate estreme sono eliminate dal calcolo della media Else If N 0 +N 1 >4 then sono eliminate dal calcolo le code al 20% Endif Intensità epicentrale I 0 If N 0 ≥2 then I 0 = I MAX Else If N 0 + N 1/2 ≥2, then I 0 =I MAX -1/2 Else I 0 =I MAX -1 Endif

5 Procedura seguita da Boxer (Gasperini et Al., 1999, BSSA) per calcolare la magnitudo If n=0 or ( n=1 and il numero di intensità<5) then M è calcolata attraverso una regressione lineare M=+I 0 Else If n<4 then M= media pesata dei valori M i calcolati per ogni intensità I i, Else M= media pesata dei valori M i scartando i due estremi Endif Magnitudo M i =a+bLog 2 (A i )+cI 0 2 (for i=1,n) (Sibol et Al., 1987, BSSA) Dove A i =R i 2 e R i =media decimata delle distanze epicentrali per le intensità I i (≤I CUT )

6 Confronto tra Boxer 3.1 e Boxer 3.3 usando I 0 Boxer 3.1 (e 3.2) Mw= I 0 Derivata da: Ms= I 0 (Rebez & Stucchi, 1999) Log M 0 = Ms (Gasperini & Ferrari, 2000) Mw= /3Log M 0 (Hanks & Kanamori, 1979) Boxer 3.3 Da una regressione ai minimi quadrati delle time di Mw sul database CPTI04 Mw= I 0 Ciò significa che Mw (3.1)= Mw(3.3)

7 Confronto tra la Boxer 3.1 and Boxer 3.3 usando le aree isosismiche Boxer 3.1 (e3.2) Boxer 3.3 Nuovo schema di peso che tiene conto dello scarto degli errori sulle magnitudo e dello scarto quadratico medio delle regressioni

8 Numero cumulativo per Mw≥4.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) ≈ ≈1250

9 Numero cumulativo per Mw≥4.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) ≈ ≈1250

10 Numero cumulativo per Mw≥4.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) 1930 ? Circa 4 terremoti di magnitudo Mw≥4.5 all’anno

11 Numero cumulativo per Mw≥4.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) Circa 3 terremoti di magnitudo Mw≥4.5 all’anno

12 Gutenberg-Richter per Mw≥4.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 )

13 Quasi coincidenza tra i due metodi, b≈0.95

14 Numero cumulativo per Mw≥5.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) ≈ ≈1250

15 Numero cumulativo per Mw≥5.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) 1930 ? Circa 3 terremoti di magnitudo Mw≥5.0 ogni 2 anni

16 Gutenberg-Richter per Mw≥5.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 )

17 Quasi coincidenza tra i due metodi, b≈0.95

18 Numero cumulativo per Mw≥5.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) 1690 ≈1250

19 Numero cumulativo per Mw≥5.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) Un terremoto di magnitudo Mw≥5.5 circa ogni 2 anni

20 Gutenberg-Richter per Mw≥5.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 )

21 Quasi coincidenza tra i due metodi, b≈

22 Numero cumulativo per Mw≥6.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) 1620 ≈1200

23 Numero cumulativo per Mw≥6.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) Un terremoto di magnitudo Mw≥6.0 circa ogni 6 anni

24 Gutenberg-Richter per Mw≥6.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 )

25 Boxer 3.1 sottostima leggermente, b≈0.85

26 Numero cumulativo per Mw≥6.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) 1340 ? 1500 ?

27 Numero cumulativo per Mw≥6.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) Un terremoto di magnitudo Mw≥6.5 circa ogni 15 anni

28 Gutenberg-Richter per Mw≥6.5 (sia da aree isosismiche che da I 0 )

29 Boxer 3.1 sottostima leggermente, b≈1.1

30 Numero cumulativo per Mw≥7.0 (sia da aree isosismiche che da I 0 ) Un terremoto di magnitudo Mw≥7.0 circa ogni 60 anni

31 Gutenberg-Richter complessiva normalizzata rispetto all’intervallo di completezza (sia da aree isosismiche che da I 0 )

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33 Conclusioni su calcolo della magnitudo (Boxer 3.3) Sia per il nuovo (Boxer 3.3) che per il vecchio metodo (Boxer 3.1 e 3.2): Il b-value è vicino a 1.0 nell’intervallo di magnitudo Per Mw5.5, le Gutenberg-Richter normalizzate sull’intervallo di completezza mostrano la buona coerenza e omogeneità della magnitudo macrosismica utilizzata per le stime di pericolosità 2004 Per magnitudo inferiori, i tassi hanno una chiara diminuzione a partire dal 1930 e sono mediamente sottostimati Il nuovo metodo di calcolo (Boxer 3.3): E’ più affidabile perché basato su un più ampio dataset e perché pesa maggiormente le magnitudo strumentali più affidabili (es. da tensore momento) Sposta più in alto (Mw 7.0) il punto di cambio del b-value Stima un tasso doppio di eventi per Mw 7.0

34 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0) 1.Si stimano un epicentro e un’intensità epicentrale I 0 di prova con il metodo precedente (Boxer 3.1) 2.Per ogni dato dato di intensità locale (entro 180 km) si calcola la I 0 attesa sulla base della legge di attenuazione in intensità (bilineare) media per l’Italia (Gasperini, 2001, BSSA) 3.Si varia l’epicentro minimizzando la somma dei quadrati degli scarti tra I 0 iniziale e attesa (attraverso un algoritmo di minimizzazione non-lineare) 4.Si assume come nuovo epicentro di prova quello che minimizza la somma dei quadrati degli scarti 5.Si calcola una nuova I 0 di prova come media delle I 0 attese al nuovo epicentro di prova 6.Si ripetono i punti da 2 a 5 finché non c’è convergenza, entro limiti prefissati (0.1 gradi di intensità), tra valore di I 0 di prova e quello ricalcolato 7.Si calcolano gli errori sulle coordinate epicentrali attraverso la matrice di Informazione di Fisher (Hessiano)

35 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0)

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39 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0) Stima degli errori di localizzazione 17 Maggio 1916 ore 12.50, Mw=5.8 Ellisse di confidenza al 95% (2.45 ) Semiassi =7.8, 6.1 km Azimut asse maggiore N126°E

40 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0) Stima degli errori di localizzazione 9 Settembre 1905 ore 1.43, Mw=6.8 Ellisse di confidenza al 95% (2.45 ) Semiassi =4.0, 2.9 km Azimut asse maggiore N09°W

41 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0) Stima degli errori di localizzazione 5 Marzo 1823 ore 16.37, Mw=6.1 Ellisse di confidenza al 95% (2.45 ) Semiassi =14.2, 8.9 km Azimut asse maggiore N37°W

42 Nuovo metodo di localizzazione attraverso la legge di attenuazione (Boxer 4.0) Stima degli errori di localizzazione 19 Luglio 1963 ore 05.45, M=6.1 Ore M=6.0 (ISS) Mw(macrosismica)=5.5 Ellisse di confidenza al 95% (2.45 ) Semiassi =14.5, 8.9 km Azimut asse maggiore N99°E

43 Conclusioni (Boxer 4.0) Il nuovo metodo permette la localizzazione anche in aree senza dati di intensità (in mare o poco popolate) Richiede studi macrosismici accurati e completi Attraverso lo studio dell’hessiano della funzione minimizzata permette la stima degli errori (ellissi di confidenza) I primi confronti con soluzioni epicentrali strumentali sono incoraggianti In linea di principio potrebbe permettere anche la stima della profondità della sorgente E’ allo studio l’utilizzo delle distanze di Joiner-Boore (dalla faglia)


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