Identification of temporal patterns in the seismicity of Sumatra using Poisson Hidden Markov models


Δημοσιευμένα: Ιαν 1, 2007
Λέξεις-κλειδιά:
Ρυθμός σεισμικότητας Μαρκοβιανή αλυσίδα μή παρατηρούμενες καταστάσεις
K. Orfanogiannaki
D. Karlis
G. A. Papadopoulos
Περίληψη

Στις 26 Δεκεμβρίου 2004 και στις 28 Μαρτίου 2005 σημειώθηκαν δύο από τις ισχυρότερες σεισμικές δονήσεις των τελευταίων 40 χρόνων ανάμεσα στη Ινδο-Αυστραλιανή και στην βορειοανατολική Ευρασιατική πλάκα, με μεγέθη ροπής Mw=9.1 και Mw= 8.6,αντίστοιχα. Πλήρη δεδομένα (mb > 4.2) της μετά το 1993 χρονικής περιόδου χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή των Λανθανόντων Μοντέλων Μάρκοβ με σκοπό την αναγνώριση των φάσεων σεισμικότητας στις χρονοσειρές των δύο ισχυρών σεισμών. Η κάθε χρονοσειρά αποτελείται από τις μηνιαίες συχνότητες των σεισμών που σημειώθηκαν στις μετασεισμικές ζώνες των δύο κύριων σεισμών. Ο καθορισμός των με τασεισμικών ζωνών των δύο ισχυρών σεισμών βασίστηκε στη χωρική κατανομή των μετασεισμών τους. Στα Λανθάνοντα μοντέλα Μάρκοβ η κάθε παρατήρηση παράγεται από μία από m κατανομές Poisson οι οποίες οναμάζονται καταστάσεις. Ηχρονοσειρά των καταστάσεων είναι μή παρατηρούμενη και στην πραγματικότητα αποτελεί μία Μαρκοβιανή αλυσίδα. Το μοντέλο ενσωματώνει μεταβαλλόμενο ρυθμό σεισμικότητας, αντιστοιχεί διαφορετικό ρυθμό σεισμικότητας σε κάθε κατάσταση και αναγνωρίζει τις μεταβολλές του ρυθμού σεισμικότητας στο χρόνο. Στα Λανθάνοντα μοντέλα Μάρκοβ, μή παρατηρούμενοι παράγοντες που σχετίζονται με τις τοπικές ιδιότητες της περιοχής, θεωρούνται ότι επενεργούν στο ρυθμό σεισμικότητας. Η εκτίμηση και η ερμηνεία της μή παρατηρούμενης ακολουθίας των καταστάσεων που υπόκεινται των δεδομένων συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση των Γεωφυσικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα σε μία περιοχή. Στην εφαρμογή μας εφαρμόσαμε τα Λανθάνοντα Μοντέλα Μάρκοβ στις χρονοσειρές των δύο ισχυρών σεισμών και εκτιμήσαμε την ακολουθία των καταστάσεων που υπόκεινται των δεδομένων. Τα αποτελέσματα που εξήχθησαν έδειξαν ότι για περίπου 400 μέρες πρίν από τον ισχυρό σεισμό του Δεκεμβρίου η περιοχή βρισκόταν σε κατάσταση χαμηλής σεισμικότητας. Αντιθέτως, στην περιοχή του ισχυρού σεισμού του Μαρτίου παρατηρήθηκε μεταβολή στην κατάσταση σεισμικότητας, από κατάσταση χαμηλής σεισμικότητας σε κατάσταση υψηλής σεισμικότητας, αμέσως μετά τον ισχυρό σεισμό του Δεκεμβρίου

Λεπτομέρειες άρθρου
  • Ενότητα
  • Γεωφυσική και Σεισμολογία
Λήψεις
Τα δεδομένα λήψης δεν είναι ακόμη διαθέσιμα.
Αναφορές
Akaike, H., 1974. A new look at the statistical model identification, IEEE Transactions on Automaric Control, AC-19, 716-723.
Ammon, C.J., Ji, C, Thio, H.-K., Robinson, D., Ni, S., Hjorleifsdottir, V., Kanamori, H., Lay, T., Helmberger, D., Ichinose, G., Polet, J., and Wald, D., 2005. Rupture Process of the 2004 Sumatra-Andaman earthquake, Science, 308, 1133-1139.
Baum, L.E., Pétrie, T., Soules, G. and Weiss, Ν., 1970. A maximization technique in the Statistical analysis of probabilistic functions of Markov chains, The Annals of Mathematical Statistics, 41, 164-171.
Dempster, A.P., Laird, N.M., and Rubin, D.B., 1977. Maximum likelihood from incomplete data via the the EM algorithm (with discussion), Journal of the Royal Statistical Society B, 39, 1-38.
Lay, T., Kanamori, H., Ammon, C.J., Nettles, M., Ward, S.N., Aster, R.C., Beck, S.L., Bilek, S.L., Brudzinski, M.R., Butler, R., DeShon, H.R., Ekström, G., Satake, Κ., and Sipkin, S., 2005. The great Sumatra-Andaman earthquake of 26 December 2004, Science, 308, 1127-1133.
Leroux, Β.G., and Puterman, M.L., 1992. Maximum -penalized likelihood estimation for independent and Markov-dependent mixture models, Biometrics, 48, 545-558.
Orfanogiannaki, K., 2006. Identification of seismicity patterns using Hidden Markov Models, Master Thesis, Athens Univercity of Economics and Business, Athens, 105pp.
Τα περισσότερο διαβασμένα άρθρα του ίδιου συγγραφέα(s)