Social Risk Evaluation of Tsunamigenic Earthquakes using Monte Carlo Simulations in the Eastern Mediterranean Sea

Abstract

A comprehensive social risk analysis is performed in this study to evaluate probable social risks due to a tsunamigenic earthquake similar to the great earthquakes in history. Using 365 Crete, 1222 Paphos and 1303 Crete earthquake locations as earthquake sources, random earthquakes were created with Monte Carlo method and earthquake-triggered tsunamis are modeled using Nami-Dance software. Inundations and relative social risk levels are calculated for each selected critical region such as city centers, agricultural areas, ports, and airports located at the Turkish Eastern Mediterranean coastline. Alanya Coastline and Cukurova Agricultural Area are evaluated to have “Extreme Risk Level” according to the relative social risk assessment studies for all tsunamigenic earthquake location. The results of this study will be a reliable scientific source for the local and governmental authorities in planning necessary precautions against a probable tsunami event.

Keywords

• Tsunamigenic earthquakes
• monte carlo simulation
• social risk analysis

Doğu Akdeniz'deki Tsunamijenik Depremlerin Sosyal Risklerinin Monte Carlo Yöntemi Değerlendirmesi

Abstract

Bu çalışmada tarihdeki büyük depremlere benzer bir tsunamijenik depremin Türkiye’nin Doğu Akdeniz kıyısında yer alan kritik bölgelerde yaratacağı olası sosyal riskler analiz edilmiştir. Deprem kaynağı olarak 365 Girit, 1222 Paphos ve 1303 Girit depremlerinden yararlanılarak Monte Carlo yöntemi ile rastgele depremler oluşturulmuş ve Nami-Dance yazılımı kullanılarak deprem kaynaklı tsunamiler modellenmiştir. Türkiye’nin Doğu Akdeniz kıyısında bulunan yerleşim yerleri, tarım alanları, limanlar ve havaalanları gibi kritik bölgeler için tsunami dalga yükseklikleri ve bağıl sosyal risk seviyeleri hesaplanmıştır. Alanya Kıyı Şeridi ve Çukurova Tarım Alanı’ndaki bağıl sosyal riskler her üç deprem lokasyonu için de “Çok Yüksek Sosyal Risk” seviyesinde çıkmıştır. Bu çalışmanın sonuçları ileride yaşanması muhtemel deprem kaynaklı bir tsunamiden korunabilmek için alınacak tedbirlerin belirlenmesi açısından yerel otoriteler ve kamu kurumlarına bilimsel bir kaynak olacaktır.

Keywords

• Tsunamijenik depremler
• monte carlo simulasyonu
• sosyal risk analizi

References

1. [1] Ring of Fire. https://www.google.com/earth/ Erişim tarihi: Ağustos 20, 2020.
2. [2] Twiss. R. J., Moores. E. M., Structural Geology, WH Freeman and Company, New York, A.B.D., 2007.
3. [3] Google Earth Pro v7.3.3.7786 (2020) http://www.earth.google.com Erişim tarihi Ekim 20, 2020.
4. [4] International Tsunami Information Center. How do earthquakes generate tsunamis? http://www.ioc-tsunami.org/index.php?option=com_oe&task=viewDocumentRecord&docID=26561 Yayın tarihi Haziran 30, 2019. Erişim tarihi Ağustos 20, 2020.
5. [5] Altinok, Y., Ersoy, Ş., Tsunamis Observed on and Near the Turkish Coast. In: Papadopoulos G.A., Murty T., Venkatesh S., Blong R. (eds) Natural Hazards, Springer, Dordrecht, 2000. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2386-2_5
6. [6] Papadopoulos, G. A., Daskalaki, E., Fokaefs A., Giraleas N., Tsunami hazard in the Eastern Mediterranean Sea: strong earthquakes and tsunamis in the west Hellenic arc and trench system. Journal of Earthquake and Tsunami, 4 (03), 145-179, 2010.
7. [7] Yalciner, A. C., Pelinovsky, E., Zaytsev, A., Kurkin, A., Ozer, C., Karakus, H., Nami Dance Manual. Middle East Technical University, Civil Engineering Department, Ocean Engineering Research Center, Ankara, 2006.
8. [8] Earthquake Glossary. https://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/ Erişim tarihi: Ağustos 20, 2020.

9. [9] Altinok, Y., Tinti, S., Alpar, B., Yalciner, A. C., Ersoy, Ş., Bortolucci, E., Armigliato, A., The tsunami of August 17, 1999 in Izmit bay, Turkey. Natural Hazards, 24(2), 133-146, 2001.
10. [10] Yolsal, S., Taymaz, T., Yalciner, A. C., Understanding tsunamis, potential source regions and tsunami-prone mechanisms in the Eastern Mediterranean. Geological Society, London, Special Publications, 291(1), 201-230, 2007.
11. [11] Yolsal-Çevikbilen, S., Taymaz, T., Earthquake source parameters along the Hellenic subduction zone and numerical simulations of historical tsunamis in the Eastern Mediterranean. Tectonophysics, 536, 61-100, 2012.
12. [12] TUIK.., Yıllara Göre İllerin Yıllık Nüfus Artış Hızı ve Nüfus Yoğunluğu, http://tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1059 Erişim tarihi Eylül 10, 2020.
13. [13] Yavuz, C., Kentel, E., Aral, M. M., Tsunami Risk Assessment: Economic, Environmental and Social Dimensions. Natural Hazards, 2020. DOI: 10.1007/s11069-020-04226-y
14. [14] Hanks, T. C., Kanamori, H., A moment-magnitude scale. J. Geophys. Res. 84, 2348-2350, 1979.
15. [15] Wells, D. L., Coppersmith, K. J., New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the seismological Society of America, 84(4), 974-1002, 1994.
16. [16] Papazachos, B. C., Scordilis, E. M., Panagiotopoulos, D. G., Papazachos, C. B., Karakaisis G. F., Global Relations Between Seismic Fault Parameters and Moment Magnitude of Earthquakes. Bulletin of the Geological Society of Greece, 36, 2004.
17. [17] Blaser, L., Krüger, F., Ohrnberger, M., Scherbaum, F., Scaling relations of earthquake source parameter estimates with special focus on subduction environment. Bulletin of the Seismological Society of America, 100(6), 2914-2926, 2010.
18. [18] Goda, K., Yasuda, T., Mori, N., Maruyama, T., New scaling relationships of earthquake source parameters for stochastic tsunami simulation. Coastal Engineering Journal, 58(03), 1650010, 2016.
19. [19] Løvholt, F., Glimsdal, S., Harbitz, C. B., Zamora, N., Nadim, F., Peduzzi, P., Smebye, H., Tsunami hazard and exposure on the global scale. Earth-Science Reviews, 110(1-4), 58-73, 2012.
20. [20] Løvholt, F., Glimsdal, S., Harbitz, C. B., Horspool, N., Smebye, H., De Bono, A., Nadim, F., Global tsunami hazard and exposure due to large co-seismic slip. International journal of disaster risk reduction, 10, 406-418, 2014.
21. [21] Synolakis, C. E., Green’s law and the evolution of solitary waves. Physics of Fluids A: Fluid Dynamics, 3(3), 490-491, 1991.
22. [22] ISO 31010, 2009 Risk Management–Risk Assessment Techniques. CENELEC, Brussels, 2010.
23. [23] Abt, S.R., Wittler, R. J., Taylor, A., Predicting human instability in flood flows. In Hydraulic Engineering, 70-76, 1989.
24. [24] Endoh, K., Takahashi, S., Numerically modeling personnel danger on a promenade breakwater due to overtopping waves. Coastal Engineering, 1016-1029, 1994.
25. [25] Jonkman, S. N., Penning‐Rowsell, E., Human instability in flood flows. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 44(5), 1208-1218, 2008.
26. [26] Tastan, B., Aydinoglu, A.C., Çoklu afet risk yönetiminde tehlike ve zarar görebilirlik belirlenmesi için gereksinim analizi. Marmara Coğrafya Dergisi, 31, 366-397, 2015.
27. [27] Cobanyilmaz, P., Yuksel, Ü.D., Kentlerin İklim Değişikliğinden Zarar Görebilirliğinin Belirlenmesi: Ankara Örneği. Journal of Natural & Applied Sciences, 17(3), 2013.
28. [28] Ozceylan, D., Coskun, E. Türkiye'deki illerin sosyo-ekonomik gelişmişlik düzeyleri ve afetlerden sosyal ve ekonomik zarar görebilirlikleri arasındaki ilişki. Istanbul University Journal of the School of Business Administration, 41(1), 2012.
29. [29] Gelir, Eğitim, Sağlık ve Altyapı Değerleri, Web: https://data.tuik.gov.tr/Kategori/GetKategori?p=Gelir,-Yasam,-Tuketim-ve-Yoksulluk-107
30. [30] USGS, What is it about an earthquake that causes a tsunami? https://www.usgs.gov/faqs/what-it-about-earthquake-causes-a-tsunami?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products Erişim tarihi Eylül 10, 2020.