Il modello probabilistico di previsione globale dei terremoti supera i test di validazione

By Ross Stein, Ph.D. and David Jacobson, M.Sc., Temblor

Translated by Angela Stallone (PhD candidate in Geophysics at the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Italy) and Giovanni Diaferia (PhD candidate in Geophysics at the University of Roma TRE, Italy)

English Version

 

Un nuovo studio, accettato per la pubblicazione su Seismological Research Letters, analizza le stime probabilistiche fornite dal modello per il “Tasso di attività sismica globale” (GEAR) implementato da Temblor. Il test svolto conferma la validità del modello per la previsione annuale di terremoti sulla Terra. Nel 2015, anno della sua introduzione, GEAR venne confrontato sia con il modello più recente valido per la California (UCERF3, Uniform California Earthquake Rupture Forecast) che con ISC-GEM, un catalogo di terremoti di magnitudo M≥6.8 relativo al periodo 1918-1976. In entrambi i casi, GEAR restituì ottimi risultati. Ad esempio, i tassi di attività sismica in UCERF3 si discostavano solo del 4% rispetto a GEAR, per terremoti con M≥5.8 e M≥7.0 (vedi il confronto nella Figura 3).

 

Come opera GEAR?

Due sono gli aspetti che rendono GEAR unico nel suo genere: (1) il dataset e il modello uniformi su scala globale; (2) l’integrazione dei dati relativi a tutti i terremoti di magnitudo M≥5.7 negli ultimi 40 anni (catalogo globale CMT) con i dati di deformazione terrestre misurati da GPS (GEM Strain Rate
Model). Questo significa che, su scala globale, vengono rappresentati tanto l’accumulo di sforzi (e quindi deformazioni) alla base dei terremoti che il rilascio degli stessi (terremoti propriamente detti).

Nel nuovo studio, un gruppo indipendente di ricercatori ha condotto un “test in cieco” di GEAR, ovvero il modello è stato testato rispetto ad eventi futuri. Gli autori hanno preso i in considerazione tutti i terremoti su scala globale di magnitudo M>6 verificatisi nei due anni successivi alla presentazione del modello presso l’autorità di prova dello CSEP (209 eventi in tutto). La mappa sottostante mostra questi terremoti confrontati con le stime probabilistiche fornite dal modello GEAR. Come si vede, essi sono avvenuti in media nelle aree per cui era stato stimato un alto tasso di eventi sismici. Un numero inferiore di terremoti interessa invece zone con basso tasso stimato, ed anche questo risulta coerente con quanto previsto dal modello.

 

Per questo periodo di due anni, GEAR ha avuto una performance migliore dei suoi concorrenti collaudati. L’autrice principale dello studio, Dr. Anne Strader del GFZ Potsdam, ed i suoi colleghi hanno scritto: “Il numero totale di terremoti, la loro distribuzione spaziale e la loro distribuzione di magnitudo, così come stimati da GEAR1, erano tutti coerenti con la sismicità osservata durante il periodo di prova di 2 anni”. Inoltre, “GEAR1 ha avuto una performance migliore delle sue singole componenti, ovvero il modello di deformazione e quello di sismicità. Questi risultati, insieme ad ulteriori test retrospettivi, sembrano provare che l’integrazione del tasso di deformazione geodetica con i dati del catalogo dei terremoti permetta di vincolare meglio i modelli di sismicità spaziale”.

 

Presenti ed assenti

GEAR non prende in considerazione faglie attive o terremoti storici, componenti tradizionali dei modelli di pericolosità, perché non sono né uniformi né completi a livello globale. I risultati del test recentemente pubblicati suggeriscono tuttavia che, in una certa misura, la deformazione ed i terremoti recenti riescano a cogliere comunque le informazioni mancanti, definendo un modello in cui i tassi di sismicità in luoghi diversi (Tokyo, Los Angeles, Istanbul) possono essere confrontati secondo criteri rigorosi.

Nonostante il test supporti la validità del modello GEAR, gli autori suggeriscono che un periodo di prova più lungo, di circa otto anni, è necessario allo scopo di fornire una validazione definitiva. Tuttavia, questo rimane un passo in avanti nella ricerca dell’approccio migliore per la previsione probabilistica dei terremoti, che ci darà una maggiore capacità di prepararci per i terremoti che (indubbiamente) si verificheranno.

Puoi esplorare il modello GEAR sul sito di Temblor. L’immagine sottostante mostra un esempio di previsione del modello GEAR per l’Italia:

 

Riferimenti

Anne Strader, Maximilian Werner, José Bayona, Philip Maechling, Fabio Silva, Maria Liukis, and Danijel Schorlemmer, Prospective Evaluation of Global Earthquake Forecast Models: 2 Yrs of Observations Provide Preliminary Support for Merging Smoothed Seismicity with Geodetic Strain Rates, Seismological Research Letters, doi: 10.1785/0220180051

Bird, P., D. D. Jackson, Y. Y. Kagan, C. Kreemer, and R. S. Stein (2015). GEAR1: A global earthquake activity rate model constructed from geodetic strain rates and smoothed seismicity, Bull. Seismol. Soc. Am. 105, no. 5, 2538–2554.

Field, E. H., G. P. Biasi, P. Bird, T. E. Dawson, K. R. Felzer, D. D. Jackson, K. M. Johnson, T. H. Jordan, C. Madden, A. J. Michael, et al. (2015). Long-term time-dependent probabilities for the third
Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3), Bull. Seismol. Soc. Am. 105, no. 2A, 511–543.

Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP) – Link