Incorporating space, time, and magnitude measures in a network characterization of earthquake events

Janer, Ciara De Ocampo; Biton, Dionessa Castillo; Batac, Rene C.

doi:10.1007/s11600-017-0100-3

Cited by 9 publications

(6 citation statements)

References 37 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…[35]) are best represented by models with the range of p ∈ [6 • 10 −3 , 4 • 10 −2 ] for trigger magnitudes from ν ∈ [10 −4 , 10 −3 ]. Remarkably, this range is in agreement with previous results based on simple inter-occurrence distances and times [7,30] and "recurrence" networks [31] that identified p ∈ [0.004, 0.007] as the range that best recovers the statistical properties of earthquakes from various regions.…”

supporting

confidence: 91%

“…Statistical tests based on the modal and crossover values show that the model best replicates the PH data within the range p = 10 −2 ± 4 • 10 −3 . Incidentally, this range of values have an overlap with previous works that also studied the same data sets but used simple successive event space-time characterisations [30] and spatiotemporal network approaches [31]. The seismogenic region near PH is dominated by the regime of longer η values, as shown in fig.…”

mentioning

confidence: 75%

“…Previous works have shown the efficacy of the model in recovering the GR law, along with the inter-occurrence distance and waiting times between events [30]. Additionally, the model reproduces similar "recurrence" signatures using a spatiotemporal network construction that is based on a nearest-distance-breaking rule [31]. In this work, the generalised "distance" that incorporates space, time, and magnitude properties of earthquakes, originally proposed by Baiesi and Paczuski [5] and used by Zaliapin et al [6] for aftershock identification in the southern California earthquake region [32] is used as a metric for identifying the clustering regimes of the synthetic seismicity from the model.…”

mentioning

confidence: 76%

See 2 more Smart Citations

Clustering regimes in a sandpile with targeted triggering

Batac¹

2021

EPL

View full text Add to dashboard Cite

The sandpile is one of the earliest discrete models to have demonstrated the selforganisation believed to be at work in earthquakes and other nonlinear systems in nature. However, sandpile-based approaches are less utilised for modelling seismicity, due to the cascading behaviour of avalanches, which, in contrast to the bursty correlated earthquake dynamics, release all the accumulated energy in a single event. Here, the sandpile model is modified by introducing a preferential targeting of the most susceptible grid site, allowing it to generate simulated sequences that are statistically similar to those of earthquake events in space, time, and energy domains. In particular, the proposed model creates generalised space-time-magnitude "distance" between events akin to real aftershock sequences, and a comparison with real-world data from a catalogue of recent earthquakes is presented. The underlying mechanisms of earthquake generation are clearly very much complex, but discrete models such as this one provide easily reproducible results for statistical comparisons.

show abstract

supporting

confidence: 91%

mentioning

confidence: 75%

mentioning

confidence: 76%

See 1 more Smart Citation

Clustering regimes in a sandpile with targeted triggering

Batac¹

2021

EPL

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The energy accumulation in the crust take years or decades due to the very slow mechanism of crustal motion; in contrast, the energy release take a few minutes for individual quakes, and just minutes or hours for correlated activities [14,15]. This disparity in the scales of system driving and response allow the system to self-organize into a continuously critical state, which, in turn, produces the heavy-tailed distributions in space, time, energy, and network dimensions [16]. Interestingly, the approach to this statistical regularity is achieved without the need for a set of finely-tuned parameters [2].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The role of intervention mechanisms on a self-organized system: dynamics of a sandpile with site reinforcement

Sy,

Batac

2024

J. Phys. Complex.

View full text Add to dashboard Cite

We revisit the sandpile model and examine the effect of introducing site-dependent thresholds that increase over time based on the generated avalanche size. This is inspired by the simplest means of introducing stability into a self-organized system: the locations of collapse are repaired and reinforced. Statistically, for the case of finite driving times, we observe that the site-dependent reinforcements decrease the occurrence of very large avalanches, leading to an effective global stabilization. Interestingly, however, long simulations runs indicate that the system will persist in a state of self-organized criticality (SOC), recovering the power-law distributions with a different exponent as the original sandpile. These results suggest that tipping the heavy-tailed power-laws into more equitable and normal statistics may require unrealistic scales of intervention for real-world systems, and that, in the long run, SOC mechanisms still emerge. This may help explain the robustness of power-law statistics for many complex systems.

show abstract

“…Ζ ηδηφηεηα ηεο ειεχζεξεο θιίκαθαο κειεηήζεθε ζηελ εηζκνινγία, πξψηα, απφ ηνπο Abe θαη Suzuki (2004b) θαη ηνπο Baiesi θαη Paczuski (2004) γηα ηελ πεξηνρή ηεο λφηηαο Καιηθφξληαο. ηελ ζπλέρεηα, απφ ηνπο Baek et al (2011) γηα ηελ πεξηνρή ηεο Κνξέαο, απφ ηνλ Pastén (2016) γηα ηελ πεξηνρή ηεο Υηιήο θαη απφ ηνπο Janer et al (2017) γηα ηελ πεξηνρή ησλ Φηιηππίλσλ θαη ηεο λφηηαο Καιηθφξληαο. Dunn θαη Doeksen (1977) θαη Masters θαη Wallston (2005) νη νπνίνη κειέηεζαλ ηελ ζπζρέηηζε κεηαμχ δεκνγξαθηθψλ κεηαβιεηψλ θαη κεηαβιεηψλ πγείαο.…”

Section: αναθοπά επεςνηηικήρ δπαζηηπιόηηηαρ ζηιρ μη-ηεηπιμμένερ ιδιόηηηερ δικηύοςunclassified

Συμβολή Στην Εκτίμηση Της Σεισμικής Επικινδυνότητας Με Τη Χρήση Πολυμεταβλητών Σεισμικών Χρονοσειρών

Χορόζογλου¹

View full text Add to dashboard Cite

Η διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς αποτελεί σημαντική επιστημονική πρόκληση και αναπόσπαστη συνιστώσα ανάπτυξης της γνώση μας για την σεισμογένεση και την εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας. Οι κύριοι σεισμοί (π.χ. Μ≥6.0) καθώς και οι μετασεισμοί αυτών μπορούν να προκαλέσουν καταστροφικές συνέπειες με απώλειες ανθρώπινων ζωών. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας, για τον Ελληνικό χώρο, με βάση τη χρήση πολυμεταβλητών σεισμικών χρονοσειρών. Στο δεύτερο και τρίτο κεφάλαιο της διατριβής, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιχειρείται μέσω της κατασκευής είτε ενός σεισμικού δικτύου συσχέτισης, που προϋποθέτει την δημιουργία πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς, ή δικτύου επανάληψης. Κόμβο του σεισμικού δικτύου συσχέτισης αποτελεί η κάθε μεταβλητή της πολυμεταβλητής χρονοσειράς που αντιπροσωπεύει είτε καλά καθορισμένη σεισμική ζώνη είτε κυψελίδα η οποία προκύπτει από την διαίρεση του Ελληνικού χώρου. Κάθε παρατήρηση της πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς αποτυπώνει είτε το σύνολο των σεισμών ή την σεισμική ροπή που απελευθερώνεται σε κάθε κόμβο, αντίστοιχα. Οι συνδέσεις του σεισμικού δικτύου συσχέτισης μεταξύ των κόμβων του δίνονται από τον γραμμικό συντελεστή συσχέτισης Pearson που υπολογίζεται για κάθε ζεύγος μεταβλητών της πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς. Αντίθετα, κόμβο του δικτύου επανάληψης αποτελεί ο κάθε σεισμός και οι συνδέσεις του δίνονται όταν η διαφορά της σεισμικής ροπής μεταξύ των κόμβων του είναι μικρότερη από ένα αυθαίρετο κατώφλι. Έχοντας σχηματίσει το σεισμικό δίκτυο, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιτυγχάνεται είτε μέσω της χρήσης μέτρων δικτύου που το χαρακτηρίζουν ή μέσω της μελέτης των μη-τετριμμένων τοπολογικών ιδιοτήτων του, όπως της δομής του μικρόκοσμου και της ελεύθερης κλίμακας, που μπορεί να παρουσιάζει. Επομένως, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας, επιχειρείται από την μελέτη είτε της δυναμικής εξέλιξης των τιμών βασικών μέτρων δικτύου ή της δυναμικής εξέλιξης της δομής του σεισμικού δικτύου που εξετάζεται σε κυλιόμενα χρονικά παράθυρα είτε πριν ή μετά από κύριους σεισμούς ή μετασεισμούς, αντίστοιχα, που έγιναν στον Ελληνικό χώρο και τις γύρω περιοχές κατά την περίοδο 1999-2018. Βρέθηκε, ότι οι τιμές των μέτρων δικτύου, σε αρκετές περιπτώσεις, είναι στατιστικά σημαντικές όπως και ότι το σεισμικό δίκτυο παρουσιάζει την δομή του μικρόκοσμου λίγο πριν τους κύριους σεισμούς. Στο τέταρτο κεφάλαιο της διατριβής, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιχειρείται μέσω του κανονικοποιημένου συντελεστή που υπολογίζει την συσχέτιση μεταξύ πολυμεταβλητών χρονοσειρών με την εύρεση γραμμικών συνδυασμών τους που συσχετίζονται ισχυρά. Οι μεταβλητές της πολυμεταβλητής χρονοσειράς παριστάνουν το μέγεθος του παρόντος σεισμού και τη χρονική διαδοχή του, σε ημέρες, μέχρι τον επόμενο σεισμό. Ο κανονικοποιημένος συντελεστής συσχέτισης χρησιμοποιείται ώστε να εξετάσει αν υπάρχει στατιστική σημαντικότητα, μέσω κατάλληλου στατιστικού ελέγχου, της συσχέτισης στο μέγεθος και στο χρόνο μεταξύ των πέντε τελευταίων σεισμών, ανά ζεύγη, πριν από κύριους σεισμούς που έγιναν στον Ελληνικό χώρο κατά την περίοδο 1964-2018 για κάθε σεισμική ζώνη. Τα αποτελέσματα, στις περισσότερες περιπτώσεις, υπογραμμίζουν την στατιστική σημαντικότητα της συσχέτισης μεταξύ των τελευταίων πέντε διαδοχικών, ανά ζεύγη, σεισμών πριν την γένεση κύριων σεισμών (Μ≥5.5) για κάθε σεισμική ζώνη. Τέλος, παρουσιάζεται ο χάρτης που αφορά την πιθανότητα γένεσης του επερχομένου κύριου σεισμού (Μ≥5.5) για κάθε σεισμική ζώνη που συμβάλει στην εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας.

show abstract

Incorporating space, time, and magnitude measures in a network characterization of earthquake events

Cited by 9 publications

References 37 publications

Clustering regimes in a sandpile with targeted triggering

Clustering regimes in a sandpile with targeted triggering

The role of intervention mechanisms on a self-organized system: dynamics of a sandpile with site reinforcement

Συμβολή Στην Εκτίμηση Της Σεισμικής Επικινδυνότητας Με Τη Χρήση Πολυμεταβλητών Σεισμικών Χρονοσειρών

Contact Info

Product

Resources

About