STATISTICAL ANALYSIS OF MAGNITUDE-FREQUENCY RELATIONSHIP FOR THE EARTHQUAKES IN WESTERN ANATOLIA, TURKEY

Abstract

Aim of this study is statistical analysis of magnitude-frequency relationship for the earthquakes in western Anatolia, a region between 36.8°-39.8° N and 26°-30° E. Earthquake data used in the analysis were obtained from two different catalogs reported by Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute of Bosphorus University. These were described as the Integrated Homogenize Turkish Earthquake Catalog (IHTEC) and the Catalog for Turkey and Surrounding Areas (TEEC). Magnitude scales reported in IHTEC are Ms, Md ,Mb, MLand Mw. Utilizing these information and obtained empirical relationships between different magnitude scales, all magnitude values in TEEC were converted to Md values. Seismic hazard were evaluated by applying GutenbergRichter Relationship to both catalogs’ data. After that, for the Maximum Values Method, which is characterized by the largest amplitude value for each year, fitness of the Exponansiyel, Normal, Log-Normal and Gumbel Distributions were examined. Probability distribution which represents the best fit for this method is Normal Distribution. Utilizing the obtained Normal Distribution parameters to the data of IHTEC and TEEC, return periods of the earthquake with a magnitude values equal and greater than Md = 6.5 are 54.64 and 53.88 years, respectively. Obtained not only magnitude-frequency relationships and also exceedance probabilities and return periods have shown that the results are very sensitive to magnitude scale chosen as input data for statistical analysis

Keywords

• Seismic hazard, Seismicity, Gutenberg-Richter equation, Maximum values method, Western Anatolia, Turkey

TÜRKİYE, BATI ANADOLU DEPREMLERİ İÇİN BÜYÜKLÜK-FREKANS İLİŞKİSİNİN İSTATİSTİKSEL ANALİZİ

Abstract

Bu çalışmanın amacı, 36.8°-39.8° K enlemleri ve 26°-30° D boylamları arasında kalan Batı Anadolu Bölgesi’nde meydana gelmiş depremler için büyüklük-frekans ilişkisinin istatistiksel analizini yapmaktır. Çalışmada kullanılan aletsel döneme ait deprem verileri Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü tarafından verilmekte olan iki farklı katalogdan elde edilmiştir. Bunlar Bütünleştirilmiş Homojenize Türkiye Deprem Kataloğu (BHTDK) ve Türkiye ve Çevresi Deprem Kataloğu (TÇDK) olarak tanımlanmaktadır. BHTDK’da verilen büyüklükler Ms, Md ,Mb, ML ve Mw cinsindendir. Bu büyüklük bilgilerini kullanılarak geliştirilen deneysel bağıntılar sayesinde, TÇDK deprem büyüklüklerinin tamamı Md’ye dönüştürülmüşür. Her iki katalog verisine Gutenberg-Richter eşitliği uygulanarak, deprem tehlikesi tespit edilmiştir. Daha sonra, her yıla ait bir maksimum değer ile karakterize olunan, Maksimum Değerler Yöntemi için; Üstel, Normal, Log-Normal ve Gumbel Dağılımlarının uygunluğu araştırılmıştır. Maksimum Değerler Yöntemi için, büyüklük-frekans ilişkisini en iyi ifade eden olasılık dağılımı, Normal Dağılımdır. Elde edilen Normal dağılım parametreleri kullanılarak hesaplanan, magnitüdü Md=6.5 değerine eşit veya daha büyük bir depremin yineleme periyodu; BHTDK verilerine göre 54,64 yıl ve TÇDK verilerine göre ise 53,88 yıldır. Elde ettiğimiz gerek deprem sayısı-magnitüd ilişkileri, gerekse yineleme periyodu ve olma olasılıkları; sonuçların istatistiksel analiz girdi verisi olarak seçilen magnitüd skalasına oldukça duyarlı olduğunu göstermektedir

Keywords

• Sismik tehlike, Depremsellik, Gutenberg-Richter eşitliği , Maksimum değerler yöntemi, Batı Anadolu, Türkiye

References

1. M. Abramowitz, I. A. Stegun (1970): “Handbook of Mathematical Functions”, Dover Publications, New York, sf. 933.
2. N. Becerik (1991): “Türkiye Depremlerinin İstatistiksel Analizi”, Bitirme Tezi, DEÜ, Mühendislik Fakültesi, sf. 73.
3. V. T. Chow (1964): “Statical and Probability Analaysis of Hydrologic Data, Handbook of Applied Hydrology’de Section 8-I”, Mc Graw-Hill Book Company.
4. A. C. Cornell (1968): “Engineering Seismic Risk Analysis”, Bull. Seism. Soc. Am., Cilt 58, sf. 1583- 1606.
5. E. Firuzan (2008): “Statistical Earthquake Frequency Analysis for Western Anatolia”, Turkish J. Earth Sci., Cilt 17, sf. 741-762.
6. J. E. Freud (1992): “Mathematical Statistics”, Prentice Hall, New Jersey, sf. 658.
7. B: Gutenberg, C. F. Richter (1958): “Earthquake Magnitude, Intensity, Energy and Acceleration”, Bull. Seism. Soc. Am., Cilt 63, sf. 501-516.
8. S. Kahraman, T. Baran, İ. A. Saatçi, M. Şalk (2008): “The Effect of Bordes when Using the Gutenberg-Richter Model, Case Study: Western Anatolia”, Pure and Applied Geophysics, Cilt 165, sf. 331-347.

9. F. Naeim, J. M. Kelly (1999): “Design of Seismic Isolated Structures: From Theory to Practise”, John Willey and Sons, New York, sf. 289.
10. Nordquist, J.M, 1945, Theory of largest values applied to earthquake magnitudes, Trans., Am. Geophsy. Union, Vol. 26, pp. 29-31.
11. A: O: Öncel, T. Wilson (2004): “Correlation of Seismotectonics Variables and GPS Strain Measurements in Western Turkey”, J. Geoph. Res., Cilt 109, B11306.
12. B. C. Papazachos (1990): “Seismicity of the Aegean and Surrounding Area”, Tectonophysics, Cilt 253, sf. 129-153.
13. O. Polat, E. Gök, Y. Doğuser (2008): “Earthquake Hazard of the Aegean Extension Region (West Turkey)”, Turkish J. Earth Sci., Cilt 17, sf. 593-614.
14. C. F. Richter (1958): “Elemetary Seismology”, Freeman and Co., San Francisco.
15. N: Sayıl, İ. Osmanşahin (2007): “An Investigation of Seismicity for Western Anatolia, Natural Hazards”, DOI: 10.1007/s11069-007-9141-2.