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Relative frequencies of seismic main shocks after strong shocks in Italy

We estimate the probability that strong seismic shocks, widely felt by the population but not dangerous in itself (4.0≤Mw<5.0), are followed by main shocks (Mw≥5.0) potentially able to threat the health and the properties of the persons living in the epicentral area
Relative frequencies of strong shocks followed by main shocks as a function of the time window before the main shock.

DIFA Authors: Paolo Gasperini (DIFA, Sezione di Fisica della Terra)

DOI: doi: 10.1093/gji/ggw263

Pubblications: Gasperini et al. (2016, Geophys. J. Int., 207, 150–159)

We analyzed a homogenized catalog of Italian seismicity from 1960 to 2014 to compute the relative frequencies with which strong shocks widely felt by the population were followed in the same area by main shocks threatening the goods and the lives of the inhabitants. Under the assumption of stationarity of the seismic release properties, such frequencies are approximate estimates of the probabilities of occurrence of main shocks after the occurrence of future strong shocks. The accuracy of such approximation was evaluated by the separate analysis over two disjointed time intervals (before and after the beginning of 1990) showing a substantial stability of relative frequencies excepting the largest class of main shocks considered (Mw≥6.0). The latter instability can be justified by the low number of main shocks of such magnitude class which occurred in Italy since 1990 (only 2).

Our analysis indicates that the occurrence of a strong shock greatly increases the probability of occurrence of a potentially destructive main shock with respect to quiet periods by a factor (probability gain) of about 10000 or more that. Then, as time goes by, the gain decreases logarithmically down to less than a factor of 10 for time windows of months or years.

The probability of a very large main shock (Mw≥6.0) is generally lower than 1% except from about one month after a strong shock with 4.5≤Mw<5.0 when it becomes of the order of 4%, but it decreases well below 1% about two or three months after the strong shock if the main shock did not actually occur in the meantime.

Just after the occurrence of a strong shock, the probability of main shocks with Mw≥5.0 and Mw≥5.5 within one day range from 5% to 2% and within one month from 14% to 6%. They remain quite stable for about one hour after the strong shock and then start to decrease logarithmically at a rate of about 1% for each doubling of the time elapsed from the strong shock.

Only about 30% of main shocks have been preceded by strong shocks within one day, about 50% within one month and about 60% within one year. This means that about half of all main shocks were not preceded by any precursory shock within reasonable time windows.

 

Frequenze relative di scosse sismiche principali dopo forti scosse

Abbiamo stimato la probabilità che forti scosse sismiche, largamente avvertite dalla popolazione ma non pericolose in sé (4.0=Mw<5.0), siano seguite da scosse principali (Mw=5.0) potenzialmente in grado minacciare la salute e i beni delle persone nell'area epicentrale

Abbiamo analizzato un catalogo omogeneo della sismicità italiana dal 1960 al 2014 per calcolare le frequenze relative con cui forti scosse largamente avvertite dalla popolazione sono state seguite nella stessa area da scosse principali che potevano minacciare le vite e i beni degli abitanti. Sotto l'ipotesi di stazionarietà delle proprietà di rilascio sismico, tali frequenze sono stime approssimative delle probabilità di occorrenza di scosse principali dopo il verificarsi di future forti scosse. La correttezza di tale approssimazione è stata valutata mediante l’analisi separata su due intervalli di tempo disgiunti (prima e dopo l'inizio del 1990) che mostrano una sostanziale stabilità delle frequenze relative eccetto per la classe maggiore di scosse principali considerate (Mw=6.0). Questa instabilità può essere però giustificata dal basso numero di scosse principali di tale classe che si sono verificate in Italia dal 1990 (solo 2).

La nostra analisi indica che l’occorrenza di una forte scossa aumenta notevolmente rispetto ai periodi tranquilli la probabilità del verificarsi di una scossa principale potenzialmente distruttiva di un fattore (guadagno probabilità) di circa 10000 o più. Tale probabilità diminuisce logaritmicamente con il passare del tempo, fino a meno di un fattore 10 per finestre temporali di mesi o anni.
La probabilità di una forte scossa principale (Mw=6.0) è generalmente inferiore all'1%, tranne che da circa un mese dopo una forte scossa con 4.5=Mw <5.0 quando diventa dell'ordine del 4% ma poi, se la scossa principale non si verifica effettivamente nel frattempo, essa diminuisce nettamente al di sotto dell’1 % circa due o tre mesi dalla forte scossa.

Subito dopo una forte scossa, la probabilità di scosse principali con Mw=5.0 e Mw=5.5 entro un giorno va da dal 5% al 2% ed entro un mese dal 14% al 6%. Tali probabilità rimangono abbastanza stabili per circa un'ora e poi iniziano a diminuire logaritmicamente a un tasso di circa 1% per ogni raddoppio del tempo trascorso.
Solo circa il 30% delle scosse principali sono state precedute da forti scosse entro un giorno, circa il 50% entro un mese e circa il 60% entro un anno. Ciò significa che circa la metà di tutte le scosse principali non sono state precedute da alcuna scossa precursore all'interno di finestre temporali ragionevoli.

Frequenze relative di scosse sismiche principali dopo forti scosse

Abbiamo stimato la probabilità che forti scosse sismiche, largamente avvertite dalla popolazione ma non pericolose in sé (4.0≤Mw<5.0), siano seguite da scosse principali (Mw≥5.0) potenzialmente in grado minacciare la salute e i beni delle persone nell'area epicentrale.

Abbiamo analizzato un catalogo omogeneo della sismicità italiana dal 1960 al 2014 per calcolare le frequenze relative con cui forti scosse largamente avvertite dalla popolazione sono state seguite nella stessa area da scosse principali che potevano minacciare le vite e i beni degli abitanti. Sotto l'ipotesi di stazionarietà delle proprietà di rilascio sismico, tali frequenze sono stime approssimative delle probabilità di occorrenza di scosse principali dopo il verificarsi di future forti scosse. La correttezza di tale approssimazione è stata valutata mediante l’analisi separata su due intervalli di tempo disgiunti (prima e dopo l'inizio del 1990) che mostrano una sostanziale stabilità delle frequenze relative eccetto per la classe maggiore di scosse principali considerate (Mw≥6.0). Questa instabilità può essere però giustificata dal basso numero di scosse principali di tale classe che si sono verificate in Italia dal 1990 (solo 2).

La nostra analisi indica che l’occorrenza di una forte scossa aumenta notevolmente rispetto ai periodi tranquilli la probabilità del verificarsi di una scossa principale potenzialmente distruttiva di un fattore (guadagno probabilità) di circa 10000 o più. Tale probabilità diminuisce logaritmicamente con il passare del tempo, fino a meno di un fattore 10 per finestre temporali di mesi o anni.

La probabilità di una forte scossa principale (Mw≥6.0) è generalmente inferiore all'1%, tranne che da circa un mese dopo una forte scossa con 4.5≤Mw <5.0 quando diventa dell'ordine del 4% ma poi, se la scossa principale non si verifica effettivamente nel frattempo, essa diminuisce nettamente al di sotto dell’1 % circa due o tre mesi dalla forte scossa.

Subito dopo una forte scossa, la probabilità di scosse principali con Mw≥5.0 e Mw≥5.5 entro un giorno va da dal 5% al ​​2% ed entro un mese dal 14% al 6%. Tali probabilità rimangono abbastanza stabili per circa un'ora e poi iniziano a diminuire logaritmicamente a un tasso di circa 1% per ogni raddoppio del tempo trascorso.

Solo circa il 30% delle scosse principali sono state precedute da forti scosse entro un giorno, circa il 50% entro un mese e circa il 60% entro un anno. Ciò significa che circa la metà di tutte le scosse principali non sono state precedute da alcuna scossa precursore all'interno di finestre temporali ragionevoli.