Földrengés veszélyeztetettség

Átírás

1 Földrengés veszélyeztetettség Varga Péter MTA CSFK Geodéziai és Geofizikai Intézet Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium Kockázatok értékelése az energetikában Óbudai Egyetem június 15.

2 Földrengés veszélyeztetettség Varga Péter MTA CSFK Geodéziai és Geofizikai Intézet Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium Óvatos mottó: A földrengések prognózisa valószínűleg tökéletesedni fog, de sohasem lesz tökéletes. Más szóval: a hibás előrejelzés lehetőségével mindenkor számolnunk kell. Aszada Tosi (Toshi Asada) professzor, Tokiói Egyetem Geofizikai Intézet (1984) Optimista mottó: Ha én briliáns tudós volnék, földrengések előrejelzésével foglalkoznék. Riportalany nyilatkozata a Los Angeles-i rádiónak a northridge-i földrengés után (1994) Kockázatok értékelése az energetikában Óbudai Egyetem június 15.

3 A SZEIZMOLÓGIA FELADATAI FÖLDRENGÉSEK MEGFIGYELÉSE A FÖLDRENGÉSEK TÉR-ÉS IDŐBELI ELOSZLÁSÁNAK VIZSGÁLATA A FÖLD SZERKEZET KUTATÁSA A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A FÖLDRENGÉS- HULLÁMOK TERJEDÉSE A FÖLD BELSEJÉBEN FÖLDRENGÉSEK FÉSZKEI ÉS ELOSZLÁSUK

4 ADATKEZELÉS FELDOLGOZÁS FÖLDRENGÉSEK MEGFIGYELÉSE A SZEIZMOLÓGIA FELADATAI A FÖLDRENGÉSEK TÉR-ÉS IDŐBELI ELOSZLÁSÁNAK VIZSGÁLATA A FÖLD SZERKEZET KUTATÁSA A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A FÖLDRENGÉS- HULLÁMOK TERJEDÉSE A FÖLD BELSEJÉBEN FÖLDRENGÉSEK FÉSZKEI ÉS ELOSZLÁSUK

5 ADATKEZELÉS FELDOLGOZÁS FÖLDRENGÉSEK MEGFIGYELÉSE A SZEIZMOLÓGIA FELADATAI A FÖLDRENGÉSEK TÉR-ÉS IDŐBELI ELOSZLÁSÁNAK VIZSGÁLATA A FÖLD SZERKEZET KUTATÁSA A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A FÖLDRENGÉS- HULLÁMOK TERJEDÉSE A FÖLD BELSEJÉBEN FÖLDRENGÉSEK FÉSZKEI ÉS ELOSZLÁSUK TÁRSADALMI IGÉNYEK

6 ADATKEZELÉS FELDOLGOZÁS FÖLDRENGÉSEK MEGFIGYELÉSE A SZEIZMOLÓGIA FELADATAI A FÖLDRENGÉSEK TÉR-ÉS IDŐBELI ELOSZLÁSÁNAK VIZSGÁLATA A FÖLD SZERKEZET KUTATÁSA A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A FÖLDRENGÉS- HULLÁMOK TERJEDÉSE A FÖLD BELSEJÉBEN FÖLDRENGÉSEK FÉSZKEI ÉS ELOSZLÁSUK TÁRSADALMI IGÉNYEK TUDOMÁNYOS KUTATÁSI KÉRDÉSEK

7 ADATKEZELÉS FELDOLGOZÁS FÖLDRENGÉSEK MEGFIGYELÉSE A SZEIZMOLÓGIA FELADATAI A FÖLDRENGÉSEK TÉR-ÉS IDŐBELI ELOSZLÁSÁNAK VIZSGÁLATA A FÖLD SZERKEZET KUTATÁSA A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A FÖLDRENGÉS- HULLÁMOK TERJEDÉSE A FÖLD BELSEJÉBEN TUDOMÁNYOS KUTATÁSI KÉRDÉSEK FÖLDRENGÉSEK FÉSZKEI ÉS ELOSZLÁSUK TÁRSADALMI IGÉNYEK AZ ELŐADÁS TÉMAKÖRE

8 SZEIZMOLÓGIAI ALAPFOGALMAK

9 SZEIZMOLÓGIAI ALAPFOGALMAK Epicentrum A az izoszeiszta szabadon választott pontja Izoszeiszta vonal Fészekmélység (h) Epicentrális távolság Hipocentrum

10 SZEIZMOLÓGIAI ALAPFOGALMAK Intenzitás (I) Leírja amegrázottságterületi eloszlását a megfigyelők tapasztalatai alapján a keletkezett károk alapján Fogalmak: Imax- maximális intenzitás Io epicentrális intenzitás (Általában: Imax nem egyenlő Io-al) Magnitúdó (M) (Más nevei: Richter skála, méret) arányos a felszabaduló szeizmikus energiával műszeres megfigyelések alapján határozzák meg lehetővé teszi különböző földrengések összehasonlítását és egy régió aktivitásának becslését

11 SZEIZMOLÓGIAI ALAPFOGALMAK Intenzitás (I) Leírja amegrázottságterületi eloszlását a megfigyelők tapasztalatai alapján a keletkezett károk alapján Fogalmak: Imax- maximális intenzitás Io epicentrális intenzitás (Általában: Imax nem egyenlő Io-al) Magnitúdó (M) (Más nevei: Richter skála, méret) arányos a felszabaduló szeizmikus energiával műszeres megfigyelések alapján határozzák meg lehetővé teszi különböző földrengések összehasonlítását és egy régió aktivitásának becslését Kapcsolat Io és M között: M=0.6 Io+1.8 log h -1 (Gutenberg-Richter egyenlete, 1943) az egyenlet együtthatói függenek a földrajzi helytől

12 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL. A hat legnagyobb műszeresen regisztrált földrengés Chile (1960, M=9.5); Alaszka (1964, M=9.2); Alaszka (1957, M=9.1);Kamcsatka (1952, M=9.0), Indian Ocean (2004, M=9.0) Tohoku (2011;M=9.0) A szeizmikus események átlagos eves gyakorisága: M 8,n 1 (az éves energia mennyiség 49%-a) 7.9 M 7 n 10 (az éves energia mennyiség 43%-a) 6.9 M 6 n 10 2 (az éves energia mennyiség 4%-a) 5.9 M 5 n 10 3 (az éves energia mennyiség 3%-a) 4.9 M 4 n 10 4 (az éves energia mennyiség 1%-a)

13 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL. A hat legnagyobb műszeresen regisztrált földrengés Chile (1960, M=9.5); Alaszka (1964, M=9.2); Alaszka (1957, M=9.1);Kamcsatka (1952, M=9.0), Indian Ocean (2004, M=9.0) Tohoku (2011;M=9.0) A szeizmikus események átlagos eves gyakorisága: M 8,n 1 (az éves energia mennyiség 49%-a) 7.9 M 7 n 10 (az éves energia mennyiség 43%-a) 6.9 M 6 n 10 2 (az éves energia mennyiség 4%-a) 5.9 M 5 n 10 3 (az éves energia mennyiség 3%-a) 4.9 M 4 n 10 4 (az éves energia mennyiség 1%-a) Az évi földrengés valószínüleg M 6.5

14 Hely Dátum Magnitúdó Energia (J) % Assam Kamcsatka Dél-Spanyolország Andreanov szigetek, Aleutok Valdivia, Chile Kuril szigetek Prince William Sound, Alaszka Rat Islands, Aleutok Kolumbia Japán tenger Bolívia Deep Flores, Indonézia Denali, Alaszka Szumatra-Andaman Észak Szumatra Maule, Chile Kelet-Honsu, Japán

15 A FÖLDRENGÉSEK ÁLDOZATAINAK SZÁMA A M w FÜGGVÉNYÉBEN

16 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL.

17 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL.

18 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL.

19 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL.

20 SAVARIA 456 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL.

21 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL. KOMÁROM 1763 M=6.5 SAVARIA 456 ÉRMELLÉK 1834 M=6.5

22 KOMÁROM 1763 M=6.5 DUNAHARASZTI 1956 M=5.6 SAVARIA 456 ÉRMELLÉK 1834 M=6.5 KECSKEMÉT 1911 M=5.6

23

24 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL. M>3.0 FÖLDRENGÉSEK 2013-BAN

25 NÉHÁNY SZÓ A FÖLD ÉS A PANNON MEDENCE FÖLDRENGÉS AKTIVITÁSÁRÓL. Tenk, , ML= ML 2.0 esemény

26 Gyakoriságok és energiák Földrengések gyakorisága: lgn=a-b M Földrengések energiája: lge=c+d M A földrengésben résztvevő maximális törésvonal hossz: lg(lmax) = M Gutenberg-Richter gyorsulás egyenlete: lg(a) a=i/3-1/2 (pl. I=7-8 a=100 cm/s²)

27 Földrengés fészkek geometriája (nagyon durva közelítésben) (1) Magnitúdó Törésvonal hossz (km) Elmozdulás(cm)

28 Földrengés fészkek geometriája (nagyon durva közelítésben) (3.) Gutenberg-Richter egyenlete, 1943 M=0.6 Io+1.8 log h -1 h(km) Io=7 Io=7 8 Io=8 Io=8 9 Io=

29 Földrengés fészkek geometriája (nagyon durva közelítésben) (5) A gyorsulásokról.. EMS intenzitás Max. vízszintes gyorsulás VII(M~5.0) 0.5 m/s 2 VIII (M~5.6) 1 m/s 2 IX(M~6.2) 2 m/s 2 X(M~6.8) 4 m/s 2 XI(M~7.4) 8 m/s 2 XII (M~8.0) 16 m/s 2 M földrengés magnitúdó, ha az EMS intenzitás epicentrálisés a fészekmélység 10 km

30 Földrengés veszélyeztetettség-földrengés kockázat A földrengés kutatás ma még nagyon távol áll a földrengésprognózis terén attól, hogy a szeizmológiai események időpontját, helyét és erősségét (magnitúdóját) előre tudja jelezni. Jobb a helyzet a földrengés-veszélyeztetettségmeghatározása terén, Ennek értéke különböző módszerekkel becsülhető. A veszélyeztetettség annak a valószínűsége, hogy egy adott magnitúdójú földrengés pattan ki egy adott helyen, adott időintervallumon belül. Más szóval becsülhető a várható földrengés nagysága és ebből számítható a mérnöki tervező munka számára fontos maximális vízszintes gyorsulás, sebesség és elmozdulás egy adott időszakban. A földrerngés-kockázat egy természetes szerkezet vagy berendezés meghibásodási valószínűsége. A kockázat a veszélyés a sebezhetőség (sérülékenység)kölcsönhatásának valószínű végeredményét írja le (valaki vagy valami sebezhető vagy sérülékeny, ha veszélynek van kitéve): kockázat = veszély sebezhetőség A veszély, ezen belül a természeti folyamatok veszélye, nem csökkenthető. Ezzel szemben a kockázat mérsékelhető. A szeizmikus veszély meghatározása a földrengéskutatás feladata, és maga a szeizmikus veszély a földrengések során végbemenő folyamatok ismeretében határozható meg. A kockázat károsodási valószínűség mértéke mindig mérsékelhető, ami mérnöki feladat.

31 Földrengés veszélyeztetettség-földrengés kockázat A földrengés kutatás ma még nagyon távol áll a földrengésprognózis terén attól, hogy a szeizmológiai események időpontját, helyét és erősségét (magnitúdóját) előre tudja jelezni. Jobb a helyzet a földrengés-veszélyeztetettségmeghatározása terén, Ennek értéke különböző módszerekkel becsülhető. A veszélyeztetettség annak a valószínűsége, hogy egy adott magnitúdójú földrengés pattan ki egy adott helyen, adott időintervallumon belül. Más szóval becsülhető a várható földrengés nagysága és ebből számítható a mérnöki tervező munka számára fontos maximális vízszintes gyorsulás, sebesség és elmozdulás egy adott időszakban. A földrerngés-kockázat egy természetes szerkezet vagy berendezés meghibásodási valószínűsége. A kockázat a veszélyés a sebezhetőség (sérülékenység)kölcsönhatásának valószínű végeredményét írja le (valaki vagy valami sebezhető vagy sérülékeny, ha veszélynek van kitéve): kockázat = veszély sebezhetőség A veszély, ezen belül a természeti folyamatok veszélye, nem csökkenthető. Ezzel szemben a kockázat mérsékelhető. A szeizmikus veszély meghatározása a földrengéskutatás feladata, és maga a szeizmikus veszély a földrengések során végbemenő folyamatok ismeretében határozható meg. A kockázat károsodási valószínűség mértéke mindig mérsékelhető, ami mérnöki feladat. A földrengés veszélyeztetettség meghatározásának két módszere van: valószínűségi módszer determinisztikus módszer

32 VALÓSZÍNŰSÉGI MÓDSZER GLOBÁLIS GYAKORISÁGI GÖRBÉK lgn=a-b M

33 VALÓSZÍNŰSÉGI MÓDSZER GYAKORISÁGI GÖRBÉK MAGYARORSZÁGON

34 VALÓSZÍNŰSÉGI MÓDSZER GYAKORISÁGI GÖRBÉK MAGYARORSZÁGON ESEMÉNY SZÁM ΔT (év) lgn=a_- B M M7 (10-4 ) KECSKEMÉT M 11 DUNAHARASZTI M 10 PAKS M 3

35 VALÓSZÍNŰSÉGI MÓDSZER

36 Közepes földrengés visszatérési idő-intervallumok (T=475 év és T=50 év) alapján számított PGA értékek a világ különböző részein g-ben (g=981 cms -2 ) [Varga, 2006] VALÓSZÍNŰSÉGI MÓDSZER

37 DETERMINISZTIKUS MÓDSZER

38 DETERMINISZTIKUS MÓDSZER

39 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI (1.) Szeizmológiai memóriánk rövidségének bremutatása: a Tangshanban (Mw7.5) and Komáromban (Mw6.4) 1976 előtt i földrengések összehasonlítása ( A tangshani földrengés időpontja:1976. július 28.) Néhány további adat a két forrásterület összehasonlítására Az Io V események száma tól Tangshan: 9 Komárom: 10 A leghosszabb földrengés mentes időszak: Tangshan: 171 év Komárom: 155 év

40 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI ( 2.)

41 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI (4.) A veszélyeztetettség meghatározásokat bizonytalanná tevő tényezőkről 1.) túl rövid az adatbázis 2.) modellezési probléma: a korábbi idők trendje nem változik 3.) ehhez képest hosszú a visszatérési idő 4.) a vizsgált terület helyi földtani viszonyainak hatása 5.) a regressziós vizsgálat esetében nem mindig teljesül a normális eloszlás feltétel (kiütő értékek kérdése) 6.) a módszereket a magyarországitól lényegesen aktívabb területek esetére dolgozták ki 7.)a szeizmikus forrászónák határainak kijelölése döntő mértékben befolyásolja

42 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI ( 3.) A veszélyeztetettség meghatározásokat bizonytalanná tevő tényezőkről 1.) túl rövid az adatbázis 2.) modellezési probléma: a korábbi idők trendje nem változik 3.) ehhez képest hosszú a visszatérési idő 4.) a vizsgált terület helyi földtani viszonyainak hatása 5.) a regressziós vizsgálat esetében nem mindig teljesül a normális eloszlás feltétel (kiütő értékek kérdése) 6.) a módszereket a magyarországitól lényegesen aktívabb területek esetére dolgozták ki 7.)a szeizmikus forrászónák határainak kijelölése döntő mértékben befolyásolja

43 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI ( 3.) A veszélyeztetettség meghatározásokat bizonytalanná tevő tényezőkről 1.) túl rövid az adatbázis 2.) modellezési probléma: a korábbi idők trendje nem változik 3.) ehhez képest hosszú a visszatérési idő 4.) a vizsgált terület helyi földtani viszonyainak hatása 5.) a regressziós vizsgálat esetében nem mindig teljesül a normális eloszlás feltétel (kiütő értékek kérdése) 6.) a módszereket a magyarországitól lényegesen aktívabb területek esetére dolgozták ki 7.)a szeizmikus forrászónák határainak kijelölése döntő mértékben befolyásolja Komárom, M6.4, 1763 Bázel, M6.6, 1356

44 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI (4.) A veszélyeztetettség meghatározásokat bizonytalanná tevő tényezőkről 1.) túl rövid az adatbázis 2.) modellezési probléma: a korábbi idők trendje nem változik 3.) ehhez képest hosszú a visszatérési idő 4.) a vizsgált terület helyi földtani viszonyainak hatása 5.) a regressziós vizsgálat esetében nem mindig teljesül a normális eloszlás feltétel (kiütő értékek kérdése) 6.) a módszereket a magyarországitól lényegesen aktívabb területek esetére dolgozták ki 7.)a szeizmikus forrászónák határainak kijelölése döntő mértékben befolyásolja A maximális figyelembe veendő földrengés ( "maximum considered earthquake", MCE) egy adott terület esetében a 2500 éven belül egyszer előforduló maximális esemény, azaz 2% valószínűséggel fordul elő 50 éven belül a valószínűségi vizsgálatok során használt Mmaxmeghatározás A maximális hitelesnek tekinthető földrengés ( maximum credible earthquake,mce): az adott tektonikai viszonyok között, egy adott törésvonalon vagy szeizmikus forrásban geológiai és szeizmológiai adatok alapján megadható legnagyobb lehetséges földrengés.

45 A FÖLDRENGÉS VESZÉLYEZTETTSÉG MEGHATÁROZÁS PROBLÉMÁI (4.)

46 MODERN DETERMINISZTIKUS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA BUDAPEST BELTERÜLETÉRE (1) A DSHA VIZSGÁLATHOZ VÁLASZTOTT FÖLDRENGÉS Dunaharaszti, január 12., M=5.6 Jelen DSHA vizsgálat esetében M=6.0 Fészekmélység 10 km rétegdőlés= 90 ; réteg csapásirány = 0 Célterület: BP belvárosa Forrásterület: DH Mélység Epicentrális távolság LÉPÉSEK Fészekmechanizmus kiválasztása 1D modell a fészek és a célterület között (szakirodalmi adatok alapján) 2D modell a célterületen (kiegészítő geofizikai szelvények mérése) Szintetikus szeizmogram számítása Kilépési amplitúdók és frekvenciák meghatározása

47 MODERN DETERMINISZTIKUS VESZÉLYEZTETETTSÉG MEGHATÁROZÁSA BUDAPEST BELTERÜLETÉRE (2) FÖLDRENGÉSKOCKÁZAT TÉRKÉP BUDAPEST BELTERÜLETÉRE A talaj csúcsgyorsulás frekvencia értékeit az épületek sajátfrekvenciáival hasonlítjuk össze

48 TÁRSADALMI IGÉNYEK SZAKMAI ÉS HATÓSÁGOK ÁLTAL ELKÖVETETT HIBÁK A FÖLDRENGÉSVESZÉLY MEGHATÁROZÁSOKKAL KAPCSOLATBAN

49 KÜLFÖLDI PÉLDÁK

50 KÉT EGYMÁST KÖVETŐ FÖLDRENGÉS: Assisi, szeptember szeptember 27-én az első földrengés 14:33-kor történt (M=5.6). A károk felmérésével foglalkozó négy tagú bizottság a Nemzeti Geofizikai és VulkanológiaiIntézet szakemberei hozzájárulásával a székesegyházban tartózkodtak, mikor a második földrengés a későesti órákban bekövetkezett (M=5.8). Mindnyájan életüket veszítették. Giotto az assisi Szent Ferenc bazilikában megsérült freskója szintén földrengés okozta tragédiát ábrázol az 1300-as évek elejéről

51 L Aquila, április 6., M=6.3 A földrengést megelőzően G. Giulianitechnikus a térségben észlelt radon gáz koncentráció növekedés alapján a földrengés bekövetkeztetését prognosztizálta. Erre válaszolva EnzoBoschi a Nemzeti Geofizikai és VulkanológiaiIntézet igazgatója kijelentette, hogy nincs földrengés veszély. A katasztrófavédelem is Boschi mellé állt. Keskeny a határ a tudományosan megalapozott információ szolgáltatás és a perelhető információ közlés között mondta a nemzetközi vizsgálóbizottság elnöke Thomas Jordan (Los Angelesi Egyetem).

52 A L Aquilábankipattant földrengés emléke is hatott mikor az emberek hitelt adtak RaffaeleBendani1923-ban készített jövendölésének, miszerint május 11-én hatalmas földrengés lesz Rómában. Ezzel kapcsolatban a hivatalos szervek és a szakemberek megint nem elég óvatosan nyilatkoztak kimondva, hogy márpedig május 11-én nem lesz földrengés.

53 HAZAI PÉLDÁK

54 A várpalotai szeptember 12-i (M=3.5) földrengés után egy ismeretlen hangosbeszélőn keresztül a lakosságot egy nagyobb esemény bekövetkeztének álhírével tartotta pánikban. A bősi (Gabcikovo) vízierőműeredetileg egy addig fel nem tárt törésvonalon épült volna, ami köztudottan a földrengések kiindulópontja lehet. Ezért a részletes feltárás után a vízierőművet a felvízcsatornamentén 500 m-rel feljebb létesítették. Vízügyi Közlemények, 1987, LXIX. Évfolyam, 2. füzet, 187. oldal Az MSZT/MB Teherhordó szerkezetek erőtani tervezése Műszaki Bizottság szept. 25. ülésén:..a Mérnöki Kamara Tartószerkezeti Tagozat kérte az MSZT-t, hogy vegye figyelembe, hogy az összes német nyelvterületen (Ausztria, Németország, Svájc) a kiegyenlített vízszintes gyorsulási értékkel, tehát a (szeizmológusokáltal számított és ajánlott veszélyeztetettségi *) csúcsgyorsulás 70%-val dolgoznak... A nemzeti egyhangú döntést a bizottságban résztvevő geofizikusok akadályozták meg. *kiemelés tőlem

55 Köszönöm figyelmüket és türelmüket! Emléktábla egy siófoki lakóház falán