Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, Trieste

The rapid and accurate information about the ground shaking following an earthquake is necessary for emergency response planning. A prompt strategy is contouring the real data recorded at the stations. However only few regions, i.e. Japan and Taiwan, have an instrumental coverage as good as needed to produce shaking maps relying almost entirely on real data. ShakeMap has been conceived in order to “fill” the data gap and producing stable contouring using the ground motion predictive equations (GMPEs) and site effect. Thus for regions where the data coverage is sparse, the interpolation plays a crucial role and the choice of the GMPE can affect strongly the goodness of the ground shaking estimation. However the GMPEs derive from an empirical regression describing the averaged behavior of the ground shaking and tend to mask, when present, specific trends due to multidimensional effects like the asymmetry of the rupture process (directivity effect). Thus, ShakeMaps for large events may not reproduce faithfully the ground motion in the near source if determined without the introduction of rupture related parameters. One way to improve the ShakeMap prediction is to modify the ground motion modeling in order to better explain the ground motion variability. To this purpose, the empirical model can be refined with information about the rupture process (Spagnuolo PhD2010), in this case using the directivity term defined by Spudich and Chiou (Earthquake Spectra 2008). The aim of this work is to quantify the effectiveness of refined GMPEs in improving the performance of ShakeMap. We quantify the agreement of this new GMPE with the real recorded data, and make inference about the reliability of this new ShakeMap. The test is focused on the study of the ShakeMap degradation when the number of the observations is reduced, and on the quantification of the improvements due to the directivity term. In order to conduct properly the test, we investigate two well- recorded events from Japan: the 2008 Iwate-Miyagi (M7) and the 2000 Tottori (M6.6) events. This work is part of the DPC-INGV S3 project (2007-09), as described in the companion abstract Ameri et al. (ESC2010).

I modelli di pericolosità sismica tradizionali utilizzano ipotesi semplificate di distribuzione omogenea della sismicità nello spazio, e stazionaria nel tempo. Negli ultimi decenni, grazie anche ad una aumentata disponibilità di osservazioni geologiche e paleosismologiche, stanno prendendo rilievo modelli più strettamente collegati alla fagliazione sismogenetica, che tengano in considerazione anche le variazioni temporali legate al ciclo sismico. In Italia, queste applicazioni sono prevalentemente a carattere metodologico ed esplorativo, dato che solo un limitatissimo numero di strutture sismogenetiche dispone di dati osservativi indispensabili per questo tipo di analisi (ad es. Pace et al., 2006; Peruzza, 2006; Peruzza et al., 2008). Tra queste, le faglie etnee rappresentano un caso di studio particolare per entità, tipologia e frequenza della fagliazione superficiale e della sismicità associata (Azzaro, 1999). Per tale motivo, nell’ambito del progetto DPC V4-Flank finalizzato alla valutazione dell’hazard connesso alla dinamica di fianco all’Etna, abbiamo applicato ai principali sistemi di faglie attive dell’edificio vulcanico, le tecniche di stima dell’hazard basate sulle ipotesi di terremoto caratteristico e dipendenza temporale dall’ultimo evento. A partire dal modello sismotettonico (Azzaro, 2004) e dal catalogo sismico di riferimento (CMTE, Azzaro et al., 2000, 2002, 2006), sono state analizzate le sequenze di eventi sismici attribuibili alle diverse strutture sismogenetiche e ricostruite le loro storie sismiche. Una caratteristica comune nello stile di rilascio sismico di molte faglie è la presenza di terremoti maggiori e minori alternati nel tempo, in una sorta di cicli sismici intervallati da brevi periodo di ritorno (decine di anni) (Fig. 1 in alto). E’ evidente, per alcune strutture sismogenetiche contigue, anche la loro attivazione alternata nel tempo (Fig. 1 in basso). Per ogni singola faglia sono stati quindi verificati i possibili modelli di occorrenza applicando distribuzioni diverse in accordo con ipotesi stazionarie o time-dependent (Fig. 2). I risultati preliminari suggeriscono una certa periodicità degli eventi maggiori associati alle diverse strutture, rappresentata dal coefficiente di variazione sul dataset degli intertempi. Dal momento che le stime di hazard sismico variano in relazione al diverso tempo trascorso dall’ultimo terremoto su ciascuna struttura, applicando un processo con memoria attraverso una funzione di distribuzione del tipo BPT, è stato calcolato l’incremento o la diminuzione della probabilità di un successivo evento sismico, rispetto alle ipotesi poissoniane. Gli sviluppi previsti sono mirati a comprendere anche il ruolo delle strutture sismogenetiche analizzate nei processi geodinamici locali.