UCERF3

UCERF3

2015년 균일 캘리포니아 지진 파열 예보 버전 3 또는 UCERF3는 캘리포니아 주를 위한 최신 공식 지진 파열 예보(ERF)로 UCERF2를 능가한다.그것은 장기 및 단기적으로 잠재적으로 손상될 수 있는 지진 파열의 가능성과 심각성에 대한 권위 있는 추정치를 제공한다.이를 지상 운동 모델과 결합하면 특정 기간 동안 예상할 수 있는 지반 흔들림의 심각도(지진 위험)와 구축 환경에 대한 위협(지진 위험)의 추정치가 도출된다.이 정보는 엔지니어링 설계 및 건축 법규를 알리고, 재해에 대한 계획을 수립하며, 지진 보험금이 예상 손실에 충분한지 평가하는 데 사용된다.[1]다양한 위험 지표를[2] UCERF3로 계산할 수 있다. 대표적인 지표는 2014년 이후 30년 동안 규모[3] M 6.7 지진(1994년 Northridge 지진의 크기)의 가능성이다.

UCERF3는 미국 지질조사국(USGS), 캘리포니아 지질조사국(CGS), 남부 캘리포니아 지진센터(SCEC)의 협력체인 캘리포니아 지진확률에 관한 작업그룹(WGCEP)이 캘리포니아 지진청(CEA)으로부터 상당한 자금을 지원받아 준비했다.[4]

UCERF 3.1의 2,606 고장 하위 구역을 보여주는 캘리포니아(흰색으로 표시)와 완충 구역. 색상은 지난 지진 이후 누적된 스트레스를 설명하면서 향후 30년 동안 M ≥ 6.7 지진을 경험할 확률(비율)을 나타낸다.북서쪽 모서리에 있는 Cascadia 하위 전도 구역(표시되지 않음)의 영향을 포함하지 않는다.

하이라이트

UCERF3의 주요 성과는 최근 지진에서 관찰된 것과 같은 다발성 파열을 모델링할 수 있는 새로운 방법론의 사용이다.[5]이를 통해 지진도를 보다 사실적으로 분산시킬 수 있게 되는데, 이는 중간 규모(규모 6.5~7.0)의 지진을 과대 예측한 이전 연구들의 문제점을 바로잡았다.[6]현재 규모(M[7]) 6.7 이상(주 전체에 걸쳐)의 지진 발생률은 4.8년에 한 번이 아니라 6.3년에 한 번 정도라고 생각된다.한편, 진도 8 이상의 지진은 현재 약 494년마다 발생할 것으로 예상된다(617년에서 감소).[8]그렇지 않으면 지진성에 대한 전반적인 기대는 일반적으로 이전의 결과와 일치한다.[9](전체 요금에 대한 요약은 표 A를 참조하십시오.)

고장 모델 데이터베이스는 UCERF2의 경우 약 200개에서 350개 이상의 고장 섹션으로 수정 및 확장되었으며, 결함의 특성을 개선하기 위해 새로운 속성이 추가되었다.[10]다양한 기술적 개선도 이루어졌다.[11]

표 A: 캘리포니아의1 여러 지역에 대해 향후 30년 이내에 주어진 규모의 지진의 추정 확률(최소, 가장 가능성, 최대)
M≥ 6.0 6.7 7.0 7.5 7.7 8.0
모든 CA 100% 100% 100% 97% 100% 100% 77% 93% 100% 17% 48% 85% 3% 27% 71% 0% 7% 32%
엔씨아 100% 100% 100% 84% 95% 100% 55% 76% 96% 8% 28% 60% 1% 15% 45% 0% 5% 25%
틀:축구단 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. Field et al. 2015의 표 7부터 페이지 529. "M"은 모멘트 크기(페이지 512)이다.

슬립 레이트(연간 최대 40 mm)를 표시하도록 색상으로 구분된 세그먼트가 있는 다음 표의 주요 결함의 위치.[12]

이전 연구에서 평가된 6가지 주요 결함 중 남부 산 안드레아스 단층에는 향후 30년 동안 M ≥ 6.7 지진이 발생할 가능성이 가장 높은 것으로 남아 있다.그러한 가능성에서 가장 큰 증가는 Calaveras 단층(위치는 주요 결함 맵 참조)이며, 여기서 평균(가능성이 가장 높은) 값은 현재 25%로 설정된다.이전 값인 8%는 현재 예상한 최소치(10%)보다 적다.이전의 저평가 결과는 다발성 파열을 모델링하지 않은 것이 대부분이며, 이는 많은 파열의 크기를 제한한다.[13]

가장 큰 확률 감소는 32%에서 9%로 떨어진 산 자친토 단층이다.이것은 다시 다발성 파열로 인한 것이지만, 여기서는 지진은 적지만 더 커질 가능성이 더 높다(M ≥ 7.7).

표 B

표 B: 30년 내 M ≥ 6.7 지진의 총 확률(그리고 UCERF2에서 변경)1
단층2 횡단3 지도 QFFDB
단층#4 		길이5 주목할 만한 지진 민.6 평균 맥스.
샌안드레아스 단층 남쪽

파크필드
촐라메
카리조
빅벤드
모하비 N
모하비 S
샌버너디노N
샌버너디노S
산고르고니오 고개
N. 브랜치 밀크르
코첼라

1f
1g
1시간
1i
1j

546km
339마일

1857년 테존 요새 지진

17%
(−6%)		 53%
(−7%)		 93%
(−1%)
산안드레아스 단층 북쪽

연안
노스 코스트
반도
산타크루즈 MTS
크리핑 단면

1a
1b
1c
1d
1e

472km
293마일

1906년 샌프란시스코 지진

1%
(−5%)		 33%
(+12%)		 73%
(+33%)
헤이워드/
로저스 크릭 결함

로저스 크릭
헤이워드 노스
헤이워드 남방

55a
55b
55c
32

150km
93마일

1868년 헤이워드 지진

14%
(−2%)		 32%
(0%)		 54%
(−14%)
칼라베라스 단층

북쪽
중앙
남쪽

54a
54b
54c
54d

123km
76마길

1911년 칼라베라스 지진
1979년 코요테호 지진 [16]
1984년 모건 힐 지진[17]
2007년 알룸 록 지진 [18]

10%
(+8%)		 25%
(+17%)		 54%
(+32%)
산자신토 단층지대

샌버너디노
산자신토밸리
스텝오버
안자
클라크였다.
코요테 크리크
보레고
미신 Mtn

125a
125b

125c
125d
125e
125f
125g

309km
192마일

1918년 산 자친토 지진

0%
(−14%)		 9%
(23%)		 35%
(−20%)
가락 단층

동쪽
중앙
서쪽

69a
69b
69c

254km
동일로158길

 0%
(−3%)		 8%
(+2%)		 37%
(+24%)
엘시노어 단층 지대

휘티어
글렌 아이비
스텝오버
테메큘라
줄리안
코요테 산맥

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

249km
217마일

1910년 엘시노레 지진

 1%
(−4%)		 5%
(−6%)		 17%
(−8%)
메모들
1. Field et al. 2015, 페이지 525의 표 6에 따라 수정.값은 각 고장을 구성하는 고장 섹션에서 집계된다.일부 섹션은 개별 확률이 더 높다. 2015년 필드 외, 페이지 523의 표 4를 참조한다. "M"은 모멘트 크기(페이지 512)이다.
2. 이는 UCERF2가 스트레스 재생 모델링을 할 수 있을 만큼 충분한 데이터를 가지고 있었던 6가지 결함이다.헤이워드 단층 구역과 로저스 크릭 단층은 단일 단층으로 취급되며, 샌 안드레아스 단층은 두 단면으로 취급된다.
3. UCEF3 결함 섹션, 각 섹션에 대한 "참가" 지도에 대한 링크(검은색으로 표시)가 있는 섹션은 다른 섹션과 함께 파열에 참여하는 비율(색상)을 보여준다.모든 고장 섹션에 대한 참여 지도 http://pubs.usgs.gov/of/2013/1165/data/UCERF3_SupplementalFiles/UCERF3.3/Model/FaultParticipation/ 일부 고장은 UCERF2 이후 섹션이 추가 또는 분할되어 있다.
4. USGS 2차 결함 및 접기 데이터베이스 결함 번호, 요약 보고서에 대한 링크 포함.QFFDB 지도는 더 이상 이용할 수 없다.
5. UCERF-2, 표 4의 길이. QFFDB 값과 다를 수 있다.
6. 최소 확률과 최대 확률(Min. and Max. 확률)은 로직 트리에서 가장 가능성이 낮고 가장 가능성이 높은 대안에 해당한다. 평균은 가중 평균이다.
7. 구간별 변동 및 변형모델로 인해 슬립 레이트는 포함되지 않는다.그림은 그림 C21(아래)을 참조하십시오.

방법론

캘리포니아 지진은 태평양 판에서 발생하며 북서쪽으로 거의 향하고 북미 대륙을 미끄러지듯 지나간다.이를 위해서는 연간 34~48mm(약 1.5인치)의 미끄러짐을 수용해야 하며,[19] 그 중 일부는 캘리포니아 동부의 분지 및 레인지 주 일부에서 차지한다.[20]이 미끄러짐은 다양한 결함에 대한 파열(지진) 및 아세시즘 크리프에 의해 수용되며, 파열의 빈도는 (부분적으로) 다양한 결함에 걸쳐 미끄러짐이 어떻게 분산되는지에 따라 달라진다.

모델링.

UCERF3의 4가지 모델링 수준과 로직 트리를 구성하는 몇 가지 대안.[21]

UCERF3는 이전 모델과 마찬가지로 다음과 같은 네 가지 모델링 계층에 기초하여 이를 결정한다.[22]

  1. 고장 모델(FM 3.1 및 3.2)은 더 크고 더 활동적인 고장의 물리적 형상을 설명한다.
  2. 변형 모델은 각 고장 섹션에 대한 슬립률 및 관련 요소, 고장 파열 전에 누적되는 변형률 및 방출되는 에너지 양을 결정한다.4개의 변형 모델이 사용되며, 지진 역학 처리에 대한 다양한 접근방식을 반영한다.
  3. 지진율 모델(ERM)은 이 모든 데이터를 종합하여 장기 파열률을 추정한다.
  4. 확률 모델은 마지막 파열 이후 누적된 응력의 양을 고려할 때 각 고장 세그먼트가 파열에 얼마나 근접(준비)하고 있는지를 추정한다.

처음 세 층의 모델링은 캘리포니아에서 잠재적으로 손상될 수 있는 지진의 규모, 위치 및 빈도 추정치를 결정하기 위해 사용된다.시간 의존적 모델은 지진이 지각의 응력을 방출한 후 또 다른 지진을 일으키기 위해 충분한 스트레스가 축적되기까지는 시간이 좀 걸릴 것이라는 탄성 반동 이론에 기초한다.이론적으로, 이것은 주어진 단층에서의 지진에 일정한 규칙성을 만들어내야 하며, 마지막 파열 날짜를 아는 것은 다음 것을 얼마나 빨리 예상할 수 있는지를 보여주는 단서다.실제로 이는 슬립률이 다르기 때문에, 그리고 결함 부분이 서로 영향을 미치기 때문에, 그리고 한 세그먼트의 파열은 인접한 세그먼트에 파열을 유발하기 때문에, 명확하지 않다.UCERF3의 성과 중 하나는 그러한 다발성 파열을 더 잘 처리하는 것이다.[23]

다양한 대안(도표 참조)은 시간 독립형 모델을 위해 1440개의 분기로 이루어진 논리 트리를 형성하며, 4개의 확률 모델을 인수할 때 시간 의존형 모델을 위해 5760개의 분기를 형성한다.각 분기는 상대적 확률과 중요도에 따라 평가 및 가중치를 부여했다.UCERF3 결과는 이러한 모든 가중 대안의 평균이다.[24]

"대반전"

UCERF2에서는 파열이 다른 결함으로 확장되지 않는 것처럼 각 결함을 별도로 모델링하였다.[25]이러한 결함 세분화 가정은 UCERF2가 M 6.5~7.0 범위에서 실제로 관측한 지진보다 거의 두 배나 많은 지진을 예측한 원인으로 의심되었으며, 많은 지진에서 볼 수 있는 다발성 파열과 반대되는 것이다.[26]

UCERF3는 각 고장 섹션(고장 모델에서 모델링한)을 하위 섹션(FM 3.1의 경우 2606 세그먼트, FM 3.2의 경우 2665 세그먼트)으로 세분화한 후, 어떤 상위 결함에 속하는지 상관없이 다중 세그먼트의 파열을 고려한다.타당하지 않다고 간주되는 파열을 제거한 후 FM 3.1의 경우 253,706개, FM 3.2의 경우 305,709개 가능성을 고려할 수 있다.이는 UCERF2에서 고려된 8,000개 미만의 파열과 비교되며, 캘리포니아의 고장 시스템의 높은 연결성을 반영한다.[27]

부록 C의 그림 C21.[28]세 가지 변형 모델에 의해 결정되는 두 개의 병렬 결함(San Andreas 및 San Jacinto)에 대한 슬립 비율 그림 및 각 세그먼트에 따른 변화를 보여주는 관찰된 슬립 비율에 전적으로 기반한 "지질적" 모델.대반전은 이러한 변수들과 많은 다른 변수들이 전체적으로 가장 적합한 값을 찾기 위해 해결한다.

UCERF의 중요한 성과는 "대반전"이라고 불리는 시스템 수준 접근법의 개발이다.[29]이것은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 알려진 슬립률 등과 같은 여러 제약조건을 동시에 만족시키는 선형 방정식의 시스템을 해결한다.[30]결과는 사용 가능한 데이터에 가장 적합한 모형(값 집합)이다.또한 이러한 다양한 요인의 균형을 맞추면서, 고장 모델에서 얼마만큼의 지진성이 설명되지 않는지(아마도 아직 발견되지 않은 고장일 수 있음)에 대한 추정치를 제공한다.미확인 결함에 발생하는 미끄러짐의 양은 위치(일반적으로 LA 구역에서 더 높음)와 변형 모델에 따라 5 ~ 20 mm/yr로 추정되었으며, 한 모델은 LA 바로 북쪽에 30 mm/yr에 이른다.[31]

평가

UCERF3는 UCERF2에 비해 상당히 개선된 것이며,[32] 캘리포니아의 지진 위험을 추정하기 위해 현재까지 이용 가능한 최고의 과학이지만,[33] 저자들은 그것이 자연계의 근사치로 남아 있다고 경고한다.[34]Time Independent 모델에는 여러 가지 가정이 있지만,[35] 최종(Time Dependent) 모델은 "탄성 반동이 모델에 포함되지 않은 다른 알려져 있고 의심스러운 프로세스를 지배한다고 가정한다"[36]고 명시한다.포함하지 않은 알려진 프로세스들 중에는 주피엠포럴 클러스터링이 있다.[37]

결함 기하학(특히 심층에서의)과 슬립률에 대한 불충분한 지식 등 불확실성의 원천이 다수 존재하며,[38] 이용 가능한 관측치와 최적의 적합을 달성하기 위해 모델의 다양한 요소들의 균형을 어떻게 맞출 것인가에 상당한 어려움이 있다.예를 들어 남부 산안드레아스 단층에서는 고생물학 데이터와 슬립률을 맞추는 데 어려움이 있으며, 이로 인해 고생물학 데이터에서 볼 수 있는 것보다 약 25% 적은 지진도 추정치가 나온다.이 데이터는 특정 제약 조건(지역 규모-주파수 분포)이 완화되면 적합하지만, 이는 중간 사건을 과대 예측하는 문제를 다시 불러온다.[39]

중요한 결과는 일반적으로 받아들여지는 구텐베르크-리히터(GR) 관계(지진의 분포가 규모와 빈도 사이에 일정한 관계를 나타낸다는 것)가 현재의 UCERF3 모델의 특정 부분과 일치하지 않는다는 것이다.이 모델은 GR 일관성을 달성하려면 "합의 수준 수용성의 현재 범위를 벗어나는" 지진학적 이해의 특정한 변화가 필요할 것임을 암시한다.[40]구텐베르크-리히터 관계가 개별적인 결함의 규모에 적용될 수 없는 것인지, 또는 모델의 어떤 기초가 부정확한 것인지는 "위험에 관해서도 마찬가지로 과학적으로 심오하고 상당히 결과적일 것"[41]이다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 필드 외 2013, 페이지 2
  2. ^ 2013년 현재 이용 가능한 평가 지표 목록은 필드 등 2013의 표 11, 페이지 52를 참조한다.
  3. ^ 표준 지진학적 관행에 따라, 이곳의 모든 지진 규모는 순간 규모 규모 당이다.이것은 일반적으로 더 잘 알려진 리히터 규모와 동등하다.
  4. ^ 필드 외 2013, 페이지 2
  5. ^ 필드 외 2015, 페이지 512.
  6. ^ 필드 2015, 페이지 2-3.
  7. ^ 달리 명시되지 않은 한, 본 문서의 모든 지진 규모는 2015년 필드 외 512페이지에 따른 모멘트 규모에 따른다.
  8. ^ 필드 2015.
  9. ^ 필드 2015.
  10. ^ 필드 외 2013, 페이지 Xii, 11.
  11. ^ 필드 외 2013.
  12. ^ 2015년 필드 외 그림 4, 페이지 520.
  13. ^ 필드 외 2015, 페이지 525–526; 필드 2015.
  14. ^ 현장 외 2015, 페이지 525–526; 현장 (
  15. ^ 도저 외 2009년, 페이지 1746-1759년
  16. ^ 예이츠 2012, 페이지 92
  17. ^ 하트젤 & 히튼 1986 페이지 649
  18. ^ 오펜하이머 외 2010
  19. ^ Parsons et al. 2013, 페이지 57, 표 C7.
  20. ^ 파슨스 외 2013, 페이지 54.
  21. ^ Field et al. 2015, 페이지 514의 그림 3.
  22. ^ 필드 외 2013, 페이지 5
  23. ^ 필드 외 2015, 페이지 513.
  24. ^ 필드 외 2015, 페이지 521.
  25. ^ 필드 외 2013, 페이지 27.
  26. ^ 필드 외 2013, 페이지 3; 필드 2015, 페이지 2
  27. ^ 필드 외 2013, 페이지 27–28, 51.
  28. ^ 파슨스 외 2013년
  29. ^ 필드 2015, 페이지 5; 필드 외 2013, 페이지 3, 27–28.자세한 내용은 페이지 et al. 2014를 참조하십시오.
  30. ^ 필드 외 2013, 페이지 51.
  31. ^ 페이지 외 2014, 페이지 44–45, 그림 C16.
  32. ^ 필드 외 2013, 페이지 90.
  33. ^ 필드 외 2015, 541페이지.
  34. ^ 필드 외 2015, 페이지 512, 539.이전 보고서에서 필드 외(2013, 페이지 7)는 이를 "크루드 근사치"라고 부른다.
  35. ^ 15가지 주요 가정을 나열한 Field et al. 2013, 페이지 89의 표 16을 참조하십시오.
  36. ^ 필드 외 2015, 541페이지.
  37. ^ 필드 외 2015, 페이지 512.
  38. ^ 필드 외 2013, 페이지 87.
  39. ^ 필드 외 2013, 페이지 88-89.55-56페이지에서 논의한다.
  40. ^ 필드 외 2013, 페이지 86–87.특히 GR 일관성은 다음과 같은 하나 이상을 필요로 하는 것으로 보인다: "(1) 결함의 온오프 및 오프 양쪽의 높은 정도, (2) 전체 지역에 걸쳐 더 높은 장기적 지진 비율(그리고 SAF와 같은 결함에 대한 상당한 일시적 변동), (3) 주 전체에서 더 많은 결함 연결성(예: ~ M8) 및 (또는 4)) 하부 전단 강성."
  41. ^ 필드 외 2013, 페이지 87.

원천

  • Dozer, D. I.; Olsen, K. B.; Pollitz, F. F.; Stein, R. S.; Toda, S. (2009), "The 1911 M∼6.6 Calaveras Earthquake: Source Parameters and the Role of Static, Viscoelastic, 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.
  • 필드, 에드워드 H;Biasi, GlennP., 버드, 피터, 도슨, 티모시 E;.Felzer, 캐런 R.;잭슨, 데이빗 D., 존슨, Kaj M., 요르단, 토머스 H.;매든, 크리스토퍼, 마이클, 앤드류 J.;밀너, 케빈 R.;페이지, 모건 T., 파슨즈, 탐은 파워스야, 피터 M., 쇼, 브루스 E.,.대처 웨인 R.;웰던, 레이 J., II;Zeng, 위에화(2013년),"균일한 캘리포니아 지진 파열 예상, 버전 3(UCERF3)– 그time-independent 모델", 미국 지질 조사, Open-File 보고서 2013–1165.또한 캘리포니아 지질 조사 특별 보고서 228남부 캘리포니아 지진 센터 간행물 1792.또한 BSSA에서 Field et al. 2014로 발행되었다.
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외부 링크