Catalogo Sismico Omogeneo in Magnitudo Barbara Lolli - INGV Bologna Gianfranco Vannucci – INGV Bologna Paolo Gasperini – DIFA Università di Bologna INGV.

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1 Catalogo Sismico Omogeneo in Magnitudo Barbara Lolli - INGV Bologna Gianfranco Vannucci – INGV Bologna Paolo Gasperini – DIFA Università di Bologna INGV Roma – 25 giugno 2015 1

2 Catalogo Omogeneo in Magnitudo INGV Roma – 25 giugno 2015 2 Da qualche anno ci occupiamo dell’omogeneità dei dati sismici in particolare per quello che riguarda la magnitudo. Esistono differenze di calibrazione tra le varie magnitudo sia di tipo diverso (Mw, ML, Ms, mb) che dello stesso tipo (Mw, ML e Md). Si è trattato quindi di stabilire le leggi di conversione che permettano la trasformazione di tutte le magnitudo ad un unico tipo di magnitudo: Mw. Castellaro et al. (2006, GJI) hanno dimostrato che per ricavare le relazioni di conversione sono necessari metodi di regressione ortogonale che tengono conto dell’errore su entrambe e magnitudo. In Lolli e Gasperini (2012, GJI) abbiamo analizzato i vari metodi di regressione ortogonale in letteratura (GOR, CSQ, WLS), stabilendo che sono sostanzialmente coincidenti. La conversione risulta utile per le analisi della sismicità e per le stime di hazard.

3 Catalogo Omogeneo di Mw INGV Roma – 25 giugno 2015 3 In Gasperini et al. (2012, GJI) abbiamo confrontato diversi cataloghi (GCMT, NEIC, RCMT, ETHZ, TDMT) che utilizzano differenti standard di calcolo della Mw. Per poterli unire in unico catalogo abbiamo omogeneizzato i dati confrontandoli tra loro e stabilendo le relazioni di conversione. Si sono applicate leggi di conversione lineare e si è valutata la significatività statistica di scaling e/o offset tra magnitudo corrispondenti. Tutti i cataloghi scalano 1:1 tra loro nel range di applicabilità e differiscono solo per un offset In particolare GCMT (Harvard) e RCMT (INGV) sono tra loro omogenei mentre per gli altri sono necessarie correzioni che a scala euro mediterranea sono di +0.05 (NEIC), -0.05 (ETHZ), +0.20 (TDMT). Sono anche stati stimati gli errori di 0.07 (GCMT, NEIC, RCMT, ETHZ) e 0.13 (TDMT). Il risultato è stato un catalogo di Mw omogene utile per studi successivi.

4 Catalogo di Mw omogenee da dati di ML di cataloghi italiani INGV Roma – 25 giugno 2015 4 In Gasperini et al. (2013, BSSA) abbiamo considerato le magnitudo locali italiane dei vari cataloghi dal 1981 al 2010 1981-1996 (CSTI ML (WA e SWA), ML (ING), Md) 1997-2002 (CSI ML (SWA), Md) 2003-15/04/2005 (BSI ML (SWA), Md) 16/04/2005-2010 (ISIDe ML (SWA), Md) Utilizzando le Mw del catalogo di riferimento IMT abbiamo ricalibrato le magnitudo riportate per tipo e per fonte. Si sono applicate le stesse tecniche di regressione ortogonale con le stesse analisi statistiche di per stabilire presenza di scaling e/o offset. Si sono ottenute anche in questo caso le opportune relazioni di conversione e stimati gli errori associati per ogni catalogo e magnitudo. Abbiamo costruito un catalogo italiano omogeneo dal 1981 ad oggi con circa 190,000 Mw vere o proxy con relativo errore associato.

5 INGV Roma – 25 giugno 2015 5 Catalogo di Mw omogenee da dati di ML di cataloghi italiani Il catalogo così ottenuto mostra un b-value con un valore leggermente inferiore a 1

6 INGV Roma – 25 giugno 2015 6 Catalogo di Mw omogenee da dati di ML di cataloghi italiani Anche nei diversi periodi il valore del b è sostanzialmente costante mentre la magnitudo di completezza diminuisce progressivamente

7 Catalogo di Mw omogenee da dati di ML di cataloghi italiani INGV Roma – 25 giugno 2015 7 In particolare le analisi di regressione mostrano che ML – Mw scalano 1:1 ed è presente solo un offset diverso per CSTI, CSI e BSI. ML di ISIDE ha sia un offset che un coefficiente di scala forse dovuto alla relazione di Hutton e Boore (1987) usata per la correzione con la distanza.

8 INGV Roma – 25 giugno 2015 8 Ricalibrazione della funzione di attenuazione per il calcolo della ML in l’Italia Utilizzando ampiezze del database INGV ISIDe e dati Wood Anderson originali e sintetici dal 1972 al 1998, in un lavoro in fase di pubblicazione (Lolli et al., 2015, SRL) abbiamo mostrato che: la relazione di Hutton e Boore (1987) mostra un’attenuazione minore alle lunghe distanze che comporta una sottostima nel calcolo della magnitudo locale una legge stepwise, più simile alla relazione tabellare di Richter, evidenzia un andamento attenuativo simile per i dataset analizzati

9 INGV Roma – 25 giugno 2015 9 Ricalibrazione della funzione di attenuazione per il calcolo della ML in l’Italia Log-lineare a) teoricamente fisicamente fondata con un termine di spreading geometrico e uno di attenuazione anelastica, nel caso però della presenza di un solo tipo fase sismica (onde dirette, riflesse, di superficie) b) non tiene conto della complessa interazione tra fasi diverse che determina la massima ampiezza c)coefficiente del termine logaritmico di spreading irrealisticamente alto (1.3 - 2.5) Stepwise a) parametri determinati dalle osservazioni intorno ad ogni nodo b)maggiore coerenza con le proprietà attenuative in funzione della distanza Stepwise calcolata per l’Italia da preferire alla log-lineare nel calcolo della ML ML ISIDe con Hutton e Boore (California) h 0 2800 ML con attenuazione stepwise (Italia) h 0 2080

10 INGV Roma – 25 giugno 2015 10 Ricalibrazione della funzione di attenuazione per il calcolo della ML in l’Italia Abbiamo inoltre separato i dati di NE e SW ipotizzando caratteristiche attenuative differenti per le due regioni e calibrato due leggi di attenuazione distinte D<100 km leggi coincidenti e molto più attenuative di H&B, che sovrastima le magnitudo D>100 km H&B adatta al N-E ma sottostima le magnitudo a S-W Si è ottenuta una significativa differenza che suggerisce l’impiego di leggi distinte nel calcolo della ML soprattutto alle lunghe distanze (> 100 km)

11 In Lolli et al. (2014, GJI) abbiamo calibrato Ms e mb del bollettino ISC dal 1964 rispetto a Mw a scala globale, euro-mediterranea e italiana con i metodi di regressione già visti in precedenza ma ipotizzando una legge bilineare raccordata con un tratto circolare. Tali dati sono risultati fondamentali per estendere lo studio a dati pre CSTI-CSI le cui fonti disponibili sono: Catalogo PFG (Postpischl, 1985) Open File CAING (INGV, 1996) Catalogo ISC Bollettini OGS (1972-1989) (in collaborazione con A. Rebez) Abbiamo costruito un catalogo di riferimento 1960-1980 combinando PFG, ISC e CAING. Abbiamo iniziato a calibrare le magnitudo da essi fornite con il catalogo di Mw reali e proxy (da Ms e mb ISC). Dai risultati preliminari la ML di PFG sembra coincidere quasi esattamente con Mw. Il catalogo combinato in Mw mostra una magnitudo di completezza di circa 4.0. INGV Roma – 25 giugno 2015 11 Catalogo omogeneo in Mw per dati 1960-1980