Estimation of Return Times for Earthquake Magnitudes: The Case of 100 Km Radius Area Centered in Istanbul

Year 2025, Volume: 7 Issue: 2, 179 - 189, 30.08.2025

Burak Berk Taş , Elif Eryılmaz , Büşra Yıldırım , Berke Demir , Mustafa Hilmi Pekalp

https://doi.org/10.46464/tdad.1567134

Abstract

Türkiye, with a history of frequent devastating earthquakes, is situated in a region with strong tectonic activity. Istanbul, the most populous city in Türkiye, faces the threat of significant seismic hazards. Although it is not possible to determine the exact timing of the expected Istanbul earthquake, statistical methods can provide valuable insights into the timing of earthquake occurrences. In this context, estimating earthquake recurrence times statistically is a crucial problem to minimize potential damage. In this study, earthquake data within a 100 km radius of Istanbul during the instrumental period have been used. The parameters of the assumed statistical distribution have been estimated, and the distribution's suitability has been confirmed. Accordingly, estimates of earthquake recurrence times have been obtained.

Keywords

Earthquake return period , Istanbul earthquake , Estimation , Shifted exponential distribution

Deprem Büyüklükleri İçin Dönüş Zamanlarının Tahmin Edilmesi: İstanbul Merkezli 100 km Yarıçaplı Bölge Örneği

Abstract

Yıkıcı depremlerin çokça yaşandığı geçmişe sahip olan Türkiye aktif tektonik hareketlerin güçlü olduğu bir sahadadır. Türkiye’nin nüfus bakımından en büyük şehri olan İstanbul, depremin yıkıcılığıyla karşı karşıyadır. Beklenen İstanbul depreminin oluş zamanı hakkında kesin bir sonuç elde etmek mümkün olmasa bile istatistiksel yöntemler kullanılarak deprem oluş zamanlarıyla ilgili fikir edinmek mümkündür. Bu bağlamda bu yıkıcı gücü minimum hasarla atlatabilmek için istatistiksel olarak deprem geri dönüş zamanı tahmini önemli bir problem olarak ele alınabilir. Bu çalışmada, İstanbul’u merkez alan 100 km yarıçaplı alanda, aletsel zaman içerisinde meydana gelmiş deprem verileri kullanılmıştır. İlgili veri setinin ele alınan dağılım varsayımı altında parametrelerinin tahmini yapılmış, varsayılan dağılıma uygunluğu kanıtlanmıştır. Bu doğrultuda depremlerin tekrarlama zamanlarının tahmini elde edilmiştir.

Keywords

Deprem dönüş zamanı , İstanbul depremi , Tahmin , Ötelenmiş üstel dağılım

Supporting Institution

TÜBİTAK

Thanks

Bu çalışmanın hayata geçirilmesine vesile olan, bilimsel araştırmaları teşvik eden ve genç araştırmacıların yolunu açan TÜBİTAK’a, "TÜBİTAK 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı" çerçevesinde sunduğu değerli destek ve fırsatlar için en derin şükranlarımızı sunarız.

References

• Alashan S., Akbayram K., Nemutlu Ö.F., 2023. Estimating the Recurrence of Earthquakes with Statistical Methods in the City of Bingöl, Eastern Turkey: A District-Based Approach, Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 172(2023/2), 1-18.
• Akın F.G., 2020. Poisson, Üstel ve Gumbel Uç Değerler Dağılım Modelleri Kullanılarak Batı Anadolu Bölgesi’nin Depremselliğinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, 82 s.
• Akyol N., Palas F., Sındırcı P., 2012. Türkiye Batı Anadolu Depremleri İçin Büyüklük-Frekans İlişkisinin İstatistiksel Analizi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(1), 39-54.
• Apostol B.F., 2006. A Model of Seismic Focus and Related Statistical Distribution of Earthquakes, Physics Letters A, 357(6), 462-466.
• Bağcı G., 2000. Deprem Öncesi Sismisite: Kuzey Anadolu Fayı’nın Batı Kesiminin Depremselliği ve Risk, (İçinde: 17 Ağustos 1999 İzmit Körfezi Depremi Raporu, Editör: Ramazan Demirtaş), Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara.
• Barka A., 1993. Erzincan Baseni Çevresinin Tektoniği ve 13 Mart 1992 Depremi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Deprem Mühendisliği Türkiye Milli Komitesi, İTÜ Yapı ve Deprem Uyg-Ar Mrk., 259-270.
• B.Ü. KRDAE, 2009. İstanbul İli Olası Deprem Kayıp Tahminlerinin Güncellenmesi Projesi Sonuç raporu, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı, İstanbul Büyükşehir Belediyesi, 305 s.
• B.Ü. KRDAE, 2015. Marmara Denizi Depremi Basın Bülteni, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi.
• B.Ü. KRDAE, 2025. Magnitüd/Şiddet Karşılaştırması, Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Erişim adresi: http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/bilgi/xMercalli.htm.
• Çobanoğlu İ., Bozdağ Ş., Dinçer İ., Erol H., 2006. Statistical Approaches to Estimating the Recurrence of Earthquakes in the Eastern Mediterranean Region, İstanbul Üniv. Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 19(1), 91-100.
• Ferráes S.G., 2005. A probabilistic prediction of the next strong earthquake in the Acapulco-San Marcos segment, Mexico, Geofísica Internacional, 44(4), 347-353, Universidad Nacional Autónoma de México.
• Flerit F., Armijo R., King G.C.P., Meyer B., Barka A., 2003. Slip Partitioning in the Sea of Marmara Pull-Apart Determined From GPS Velocity Vectors, Geophysical Journal International, 154(1),1-7. July 2003, https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.2003.01899.x.
• İslamoğlu S., 2024. Weibull-Üstel Karma Modeli: Deprem Tekrarlama Aralıklarının Hesaplanması İçin Yeni Bir Yaklaşım, Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi, 31 s.
• İşçi P.D.C., 2008. Deprem Nedir ve Nasıl Korunuruz, Yaşar Üniversitesi E-Dergisi, 3(9), 959.
• Kagan Y.Y., 2010. Statistical Distribution of Earthquake Numbers: Consequence of Branching Process, Geophysical Journal International, 180(3), 1313-1328.
• Kagan Y.Y., Schoenberg F., 2001. Estimation of the Upper Cut-off Parameter For the Tapered Distribution, Journal of Applied Probability, 38A, 901-918.
• Kalafat D., Tahaoğlu A.M., Işıkara A.M., 2001. 9 Ağustos 1912 Saros-Marmara Depremi, Türkiye 14. Jeofizik Kurultayı ve Sergisi Genişletilmiş Sunu Özetleri Kitabı, 103-106.
• Kartal R.F., Kadiroğlu F.T., Zünbül S., 2015. Kuzey Anadolu Fay Zonunun Kinematiği, AFAD Deprem Dairesi Başkanlığı.
• Kasap R., Gürlen Ü., 2003. Deprem Magnitüdleri İçin Tekrarlanma Yıllarının Elde Edilmesi: Marmara Bölgesi Örneği, Doğuş Üniversitesi Dergisi, 4, 157-166.
• Köker İ., Yazan A., 2019. İstanbul Beklenen ‘Büyük Depreme’ Hazır mı?, BBC News Türkçe, Haberler, Erişim adresi: https://www.bbc.com/turkce/haberler-turkiye-49342666.
• Köle M.M. 2016. Çankırı İli İçin Deprem Olasılık Tahmini, Çankırı Karatekin Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 7(1), 455-470.
• Lombardi A.M., Marzocchi W., 2007. Evidence of Clustering and Nonstationarity in the Time Distribution of Large Worldwide Earthquakes, Journal of Geophysical Research, 112, 1-15.
• Özmen B., Nurlu M., 1999. Deprem Bölgesel Haritası ile İlgili Bazı Bilgiler, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Haber Bülteni, 99/2-3, 32-35.
• Öztürk S., Bayrak Y., Çınar H., Koravos G., Tsapanos T., 2008. A Quantitative Appraisal of Earthquake Hazard Parameters Computed from Gumbel I Method for Different Regions in and Around Turkey, Natural Hazards, 47(3), 471-495.
• Parsons T., Barka A., Toda S., Stein R.S., Dieterich J.H., 2000. Influence of the 17 August 1999 Izmit Earthquake on Seismic Hazards in Istanbul, In: The 1999 Izmit and Düzce Earthquakes: Preliminary Results, Editors: A. Barka, O. Kozacı, S. Akyüz & E. Altunel, İstanbul: İTÜ Yayınları, 295-310.
• Pisarenko V.F., Sornette D., 2004. Statistical Detection and Characterization of a Deviation From The Gutenberg-Richter Distribution Above Magnitude 8, Pure and Applied Geophysics, 161, 839-864.
• Shimazaki K., 2002. Long-term Probabilistic Forecast in Japan and Time-Predictable Behavior of Earthquake Recurrence, (In: Seismotectonics in Convergent Plate Boundaries, Editors: Fujinawa Y., & Yoshida A., 37-43.
• Toyganözü C., Balcı Ç., 2014. Deprem Verilerinin Ekstrem Değer Teorisi ile İstatistiksel Analizi: Göller Bölgesi Örneği, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi A: Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik, 15(2), 105-112.
• Utsu T., 2002. List of Deadly Earthquakes in the World: 1500-2000, International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology Part A, Academic Press, 691-717.