Современные подходы к сокращению ущерба от землетрясений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Катастрофическое землетрясение 6 февраля 2023 г. в Турции напомнило всему миру, включая Россию, о необходимости совершенствовать систему снижения сейсмической опасности. В нашей стране большие надежды возлагаются на сейсмостойкое строительство, опирающееся на отечественные карты общего сейсмического районирования (ОСР). Действующие карты основаны на вероятностном анализе сейсмической опасности и за 25 лет в целом себя оправдали. Допущенные ошибки (недооценка опасности в местах нескольких сильных землетрясений, завышение риска на обширных территориях) были неизбежны ввиду скудности данных, которые имелись на момент создания карт.

В статье анализируются наиболее вероятные причины ошибок в картах ОСР и пути их преодоления, обосновывается внедрение риск-ориентированного подхода с целью снижения совокупного экономического ущерба от землетрясений, включая нерациональные затраты на антисейсмическое усиление конструкций. Кроме того, приведён анализ вероятностного и детерминистского подходов к оценке сейсмической опасности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Пётр Николаевич Шебалин

Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shebalin@mitp.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. https://www.iii.org/fact-statistic/facts-statisticsglobal-catastrophes
  2. Wyss M., Nekrasova A., Kossobokov V. Errors in expected human losses due to incorrect seismic hazard estimates // Natural Hazards. 2012, vol. 62, iss. 3, pp. 927–935.
  3. Shebalin P.N., Gvishiani A.D., Dzeboev B.A., Skorkina A.A. Why are new approaches to seismic hazard assessment required? // Doklady Earth Sciences. 2022, vol. 507, no. 1, pp. 930–935. (In Russ.)
  4. Cornell C.A. Engineering seismic risk analysis // Bulletin of the Seismological Society of America. 1968, vol. 58, iss. 5, pp. 1583–1606.
  5. Giardini D. The Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP) – 1992/1999 // Annali di Geofisica. 1999, vol. 42, iss. 6, pp. 957–974.
  6. Set of maps of general seismic zoning of the territory of the Russian Federation – GSZ-97. Scale: 1:8000000. 4 sheets / Ed.-in-chief V.N. Strakhov, V.I. Ulomov; responsible compilers V.I. Ulomov, L.S. Shumilina, A.A. Gusev et al. Moscow: United Institute of Physics of the Earth named after O.Yu. Schmidt, Russian Academy of Sciences, 1999. (In Russ.)
  7. Rikitake T. Classification of earthquake precursors // Tectonophysics. 1979, vol. 54, no. 3–4, pp. 293–309.
  8. Fedotov S.A. Patterns of distribution of strong earthquakes in Kamchatka, the Kuril Islands and North-East Japan // Problems of Engineering Seismology. 1965, no. 10, pp. 66–93. (In Russ.)
  9. Bakun W.H., Lindh, A.G. The Parkfield, California, earthquake prediction experiment // Science. 1985. vol. 229, pp. 619—624.
  10. Bak P., Tang C., Wiesenfeld K. Self-organized criticality: an explanation of 1/ƒ noise // Physical Review Letters. 1987, vol. 59, no. 4, pp. 381–384.
  11. Turcotte D.L., Smalley Jr. R.F., Solla S.A. Collapse of loaded fractal trees // Nature. 1985, vol. 313, no. 6004, pp. 671–672.
  12. Olami Z., Feder H.J.S., Christensen K. Self-organized criticality in a continuous, nonconservative cellular automaton modeling earthquakes // Physical Review Letters. 1992, vol. 68, no. 8, pp. 1244–1247.
  13. Geller R.J., Jackson D.D., Kagan Y.Y., Mulargia F. Earthquakes Cannot Be Predicted // Science. 1997, vol. 275, no. 5306, p. 1616.
  14. Kossobokov V.G., Shchepalina P.D. Times of increased probabilities for occurrence of world’s largest earthquakes: 30 years hypothesis testing in real time // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020, vol. 56, no. 1, pp. 36–44. (In Russ.)
  15. Saltykov V.A. A statistical estimate of seismicity level: the method and results of application to Kamchatka // Journal of Volcanology and Seismology. 2011, vol. 5, no. 2, pp. 123–128. (In Russ.)
  16. Spassiani I., Falcone G., Murru M., Marzocchi W. Operational Earthquake Forecasting in Italy: validation after 10 years of operativity // Geophysical Journal International. 2023, vol. 234, no. 3, pp. 2501–2518.
  17. Heaton T. A Model for a Seismic Computerized Alert Network // Science. 1985, vol. 228, no. 4702, pp. 987–990.
  18. Finazzi F., Fassò A. A statistical approach to crowdsourced smartphone-based earthquake early warning systems // Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 2016, vol. 31 (7), pp. 1649–1658.
  19. New catalogue of strong earthquakes on the territory of the USSR from ancient times to 1975. / Eds. N.V. Kondorskaya, N.V. Shebalin. Moscow: Nauka, 1977. (In Russ.)
  20. Kossobokov V.G., Nekrasova A.K. Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP) maps are misleading // Problems of Engineering Seismology. 2011, vol. 38, no. 1, pp. 65–76. (In Russ.)
  21. Castaños H., Lomnitz C. PSHA: is it science? // Engineering Geology. 2002, vol. 66, iss. 3–4, pp. 315–317.
  22. Gvishiani A.D., Vorobieva I.A., Shebalin P.N. et al. Integrated earthquake catalog of the eastern sector of the Russian arctic // Applied Sciences (Switzerland). 2022, vol. 12, no. 10, p. 5010.
  23. Ulomov V.I., Bogdanov M.I. Explanatory note to the set of GSZ-2016 maps and a list of settlements located in seismically active zones // Ingenernye izyskaniya. 2016, no. 7, pp. 49–60. (In Russ.)
  24. Gerstenberger M.C., Marzocchi W., Allen T. et al. Probabilistic seismic hazard analysis at regional and national scales: State of the art and future challenges // Reviews of Geophysics. 2020, vol. 58, e2019RG000653.
  25. Gutenberg B., Richter C.F. Frequency of earthquakes in California // Bulletin of the Seismological Society of America. 1944, vol. 34 (4), pp. 185–188.
  26. Vorobieva I., Grekov E., Krushelnitskii K. et al. High resolution seismicity smoothing method for seismic hazard assessment // Russian Journal of Earth Sciences. 2024, vol. 24, no. 1, ES1003.
  27. Shebalin P.N., Baranov S.V., Vorobieva I.A. et al. Seismicity Modeling in Tasks of Seismic Hazard Assessment // Doklady Earth Sciences. 2024, vol. 515, pp. 514–525.
  28. Zhuang J., Ogata Y., Vere-Jones D. Analyzing earthquake clustering features by using stochastic reconstruction // J. Geophys. Res. 2004, vol. 109, B05301.
  29. Shebalin P.N., Narteau C., Baranov S.V. Earthquake Productivity Law // Geophysical Journal International. 2020, vol. 222, pp. 1264–1269.
  30. Baranov S.V., Narteau C., Shebalin P.N. Modeling and prediction of aftershock activity // Surveys in Geophysics. 2022, vol. 43, no. 2, pp. 437–481.
  31. Pisarenko V.F., Rodkin M.V. Approaches to Solving the Maximum Possible Earthquake Magnitude (Mmax) Problem // Surveys in Geophysics. 2022, vol. 43, pp. 561–595.
  32. Gvishiani A.D., Dzeboev B.A., Soloviev A.A. Problem of recognition of strong-earthquake-prone areas: a state-of-the-art review // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020, vol. 56, no. 1, pp. 1–23. (In Russ.)
  33. Shebalin P., Narteau C., Holschneider M. From alarm-based to rate-based earthquake forecast models // Bulletin of the Seismological Society of America. 2012, vol. 102, no. 1, pp. 64–72.
  34. Vladimirova I.S., Lobkovsky L.I., Gabsatarov Y.V. et al. Patterns of the seismic cycle in the Kuril Island arc from GPS observations // Pure and Applied Geophysics. 2020, vol. 177, no. 8, pp. 3599–3617.
  35. Mikhailov V.O., Timoshkina E.P. Geodynamic modeling of the process of the formation and evolution of lithospheric structures: the experience of Schmidt institute of Physics of the Earth, RAS // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2019, vol. 55, no. 1, pp. 102–110. (In Russ.)
  36. Rebetsky Yu.L. Еectonophysical zoning of seismogenic faults in Eastern Anatolia and February 6, 2023 Kahramanmaraş earthquakes // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2023, vol. 59, no. 6, pp. 851–877. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сопоставление площадей разной балльности на картах ОСР-97 и ОСР-2016 и реальных землетрясений а – доли суммарной площади теоретических изосейст 6, 7, 8 и 9 баллов от землетрясений в 1997–2022 гг., умноженные на 20; б – доли площадей зон разной балльности (6 и более) на картах ОСР-2016; в – на картах ОСР-97; площадь территории России принята за 100%; карты с пометкой “А” отвечает вероятности 0.1 превышения соответствующей интенсивности за 50 лет, карты “В” – 0.05, карты “С” – 0.01

Скачать (27KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ЛДФ-модель, на основе которой построены карты ОСР-97, и эпицентры сильных землетрясений с 1997 г. Сейсмолинеаменты показаны красными линиями, толщина которых соответствует максимальной магнитуде; максимальные магнитуды для доменов обозначены цветом; звёздочки – эпицентры, цифры рядом – магнитуда

Скачать (51KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Магнитудно-частотное распределение для реального каталога землетрясений восточного сектора российской Арктики за 1982–2020 гг. (треугольники) и ЛДФ-модели, приведённой к эквивалентному периоду 39 лет (квадраты) Кружки – распределение для модели сглаживания

Скачать (17KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пространственное распределение фактических и модельных землетрясений восточного сектора российской Арктики с M≥4.6 Кружки – эпицентры фактических землетрясений за 1982–2020 гг., их размеры возрастают с увеличением магнитуды; цветом показана плотность числа модельных землетрясений в год; использовалась ЛДФ-модель, лежащая в основе ОСР-2016 [23]

Скачать (36KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пространственное распределение фактических и модельных землетрясений (M≥4.6) в восточном секторе российской Арктики Кружки – эпицентры фактических землетрясений за 1982–2020 гг.; цветом показана плотность модельных землетрясений в год; соответствие цветов плотности совпадает с рисунком 4; использована модель среднего положения [26], построенная по событиям с M≥4.0 за 1982–2020 гг.

Скачать (30KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024