Evaluation of 23rd November 2022 Düzce Earthquake with Current European Seismic Hazard and Risk Model

Abstract

Düzce province, which is affected by the North Anatolian Fault Zone (NAFZ) with high seismicity, is a region with high earthquake hazard and risk. After the August 17, 1999 MW 7.6 Kocaeli earthquake, the tensile energy on the Düzce fault between Bolu and Düzce was released on November 12, 1999, resulting in the MW 7.2 Düzce earthquake. 23 years later, an earthquake with a magnitude of Mw 5.9 occurred in this region on the KAFZ-Karadere Segment on 23.11.2022 with the epicenter in Düzce-Gölyaka. This earthquake, which was recorded 6.81 kilometers below the ground, was felt in a wide area from Istanbul and Ankara to Bolu, Sakarya, Kocaeli, Kütahya, Bilecik, Bursa, and Izmir. Light, medium and severe structural damage occurred in Gölyaka and Cumayeri districts and some villages close to the fault. In this study, the seismicity of Düzce province was evaluated by probabilistic seismic hazard analysis using the Current European Seismic Hazard Model (ESHM20). November 23, 2022 MW 5.9 Gölyaka earthquake records of AFAD stations are evaluated together with the current seismic hazard model and design spectra. In the seismic risk analysis based on probabilistic seismic hazard analysis, low and medium storey reinforced concrete building classes in accordance with the old regulations and new regulations defined for Düzce province in the Current European Seismic Risk Model (ESRM20) were taken into consideration. Seismic risk assessment for Düzce province based on seismic hazard analysis is performed by means of loss curves.

Keywords

• Düzce
• Earthquake
• Seismic Hazard
• Seismic Risk
• ESHM20
• ESRM20

Güncel Avrupa Sismik Tehlike ve Risk Modeliyle 23 Kasım 2022 Düzce Depreminin Değerlendirilmesi

Öz

Sismik aktivitesi yüksek olan Kuzey Anadolu Fayı Zonu (KAFZ) üzerinde yer alan Düzce ili, deprem tehlikesi yüksek bir bölge durumundadır. Bu bölgede yaşanan 17 Ağustos 1999 MW 7.6 Kocaeli depremi sonrasında Bolu-Düzce arasındaki Düzce fayı üzerindeki gerilme enerjisi 12 Kasım 1999 tarihinde açığa çıkarak MW 7.2 Düzce depremini meydana getirmiştir. 23 yıl sonra, bu bölgede KAFZ–Karadere Segmenti’nde, 23 Kasım 2022 günü Mw=5.9 büyüklüğünde ve merkez üssü Düzce-Gölyaka olan bir deprem meydana gelmiştir. 6.81 kilometre derinlikte kaydedilen bu deprem başta İstanbul ve Ankara olmak üzere Bolu, Sakarya, Kocaeli, Kütahya, Bilecik, Bursa ve İzmir'e kadar geniş bir alanda hissedilmiştir. Gölyaka ve Cumayeri ilçelerinde ve faya yakın yerlerdeki bazı köylerde hafif, orta ve yer yer ağır yapısal hasar meydana gelmiştir. Bu çalışmada, Düzce ilinin depremselliği, Güncel Avrupa Sismik Tehlike Modeli (ESHM20) kullanılarak olasılıksal sismik tehlike analizleriyle değerlendirilmiştir. 23 Kasım 2022 Mw 5.9 Gölyaka’da gerçekleşen deprem, AFAD istasyonlarına ait kayıtlar, güncel deprem tehlike modeli ve tasarım spektrumlarıyla birlikte değerlendirilmiştir. Olasılıksal sismik tehlike analizine bağlı sismik risk analizinde, Güncel Avrupa Sismik Risk Modelinde (ESRM20) Düzce ili için tanımlanan eski yönetmelik ve yeni yönetmelik uyumlu az ve orta katlı betonarme yapı sınıfları dikkate alınmıştır. Sismik tehlike analizine bağlı olarak Düzce ili için sismik risk değerlendirmesi kayıp eğrileri aracılığıyla gerçekleştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Düzce
• Deprem
• Sismik Tehlike
• Sismik Risk
• ESHM20
• ESRM20

Kaynakça

1. Ateş, A. (2021). Antik Konuralp Kentinde Tarihsel Dönem Depremlerinin Antik Yapılara Etkisinin ve İzlerinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (25), 582-593.
2. Barka, A. (1996). Slip distribution along the North Anatolian fault associated with the large earthquakes of the period 1939 to 1967. Bulletin of the Seismological Society of America, 86(5), 1238-1254.
3. Chiou, B. S. J., & Youngs, R. R. (2014). Update of the Chiou and Youngs NGA model for the average horizontal component of peak ground motion and response spectra. Earthquake Spectra, 30(3), 1117-1153.
4. Cornell, C.A., 1968. Engineering seismic risk analysis. Bulletin Journal of Seismological Society of America, 58:1583-1606.
5. Crowley, H., Dabbeek, J., Despotaki, V., Rodrigues, D., Martins, L., Silva, Romão, V., Pereira, X., N., Weatherill ,G., Danciu, L. (2021) European Seismic Risk Model (ESRM20). EFEHR Technical Report 002 V1.0.0, https://doi.org/10.7414/EUC-EFEHR-TR002-ESRM20
6. Danciu L, Sesetyan K, Demirciog ̆lu MB, Elias A, Gu ̈len M, Zare M, Rovida A, Basili R, Stucchi M,Tsereteli N, Khan A, Kharakhanian A, Yalc ̧ın H, Erdik M, Giardini D (2016) The 2014 earthquakemodel of the Middle East: seismogenic sources. Bull Earthq Eng. doi:10.1007/s10518-016-9989-1
7. Danciu L., Nandan S., Reyes C., Basili R., Weatherill G., Beauval C., Rovida A., Vilanova S., Sesetyan K., Bard P-Y., Cotton F., Wiemer S., Giardini D. (2021) - The 2020 update of the European Seismic Hazard Model: Model Overview. EFEHR Technical Report 001, v1.0.0, https://doi.org/10.12686/a15
8. Demircioğlu, M. B., Şeşetyan, K., Duman, T. Y., Can, T., Tekin, S., & Ergintav, S. (2018). A probabilistic seismic hazard assessment for the Turkish territory: part II—fault source and background seismicity model. Bulletin of Earthquake Engineering, 16, 3399-3438.

9. Demirtaş, R. T. (2019). Türkiye Diri Fayları ve Deprem Etkinlikleri Paleosismolojik Çalışmalar ve Gelecek Deprem Potansiyelleri. Ankara. Search in.
10. Douglas, J. (2003). Earthquake ground motion estimation using strong-motion records: a review of equations for the estimation of peak ground acceleration and response spectral ordinates. Earth-Science Reviews, 61(1-2), 43-104.
11. Emre, Ö., Taymaz, T., Duman, T. Y., & Dogan, A. (2000). 1999 Gölcük ve Düzce’depremlerinin yüzey kırıkları ve sismolojik özellikleri. Bilim Teknik, 386, 38-42.
12. Emre, Ö., Duman, T.Y, Doğan, A., Ateş, Ş., Keçer, M, Erkal, T., Özalp, S., Yıldırım, N., Güner, N., 1999 b, 12 Kasım 1999 Düzce depremi saha gözlemleri ve ön değerlendirme raporu. MTA Genel Müdürlüğü, 18 s.
13. Gerstenberger, M. C., Marzocchi, W., Allen, T., Pagani, M., Adams, J., Danciu, L., ... & Petersen, M. D. (2020). Probabilistic seismic hazard analysis at regional and national scales: State of the art and future challenges. Reviews of Geophysics, 58(2), e2019RG000653.
14. Harmandar, E. (2022). Spectral‐based Probabilistic Seismic Hazard Analysis for Fethiye, Muğla. Acta Geologica Sinica‐English Edition, 96(1), 376-385.
15. İçişleri Bakanlığı, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. Türkiye bina deprem yönetmeliği, TBDY-2018, Ankara, 2018.
16. İnce, Y. (2016). Kahramanmaraş ve çevresinin olasılıksal sismik tehlike analizi (Doctoral dissertation, Sakarya Universitesi (Turkey).
17. Kalafat, D. (2011). Marmara Bölgesi’nin Depremselliği ve Deprem Ağının Önemi, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 11, 14.
18. Kalafat, D., Yılmazer, M. (2000), 12 Kasım 1999 Düzce Depremi, Ön Jeolojik Saha Gözlemleri, http://www.koeri.boun.edu.tr/seismo/12_kasim_1999_duzce_depremi.html.
19. Kozacı, Ö., & Altunel, E. (2022). Characteristics of the North Anatolian Fault at the eastern end of Marmara seismic gap based on multidisciplinary field evidence. Geophysical Journal International, 229(3), 1785-1803.
20. M.T.A, Genel Müdürlüğü ve Ankara Üniversitesi (A.U). (1999). “17 ağustos 1999 depremi sonrası düzce (bolu) ilçesi alternatif yerleşim alanlarının jeolojik incelenmesi”, TÜBİTAK Yer Deniz Atmosfer Bilimleri ve Çevre Araştırma Grubu Raporu, Ankara.
21. MTA (Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü), https://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/bilgimerkezi/deprem/pdf/23.11.2022_Duzce_Golyaka.pdf 01.12.2022
22. Mulargia, F., Stark, P. B., & Geller, R. J. (2017). Why is probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) still used?. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 264, 63-75.
23. Naimi, S., & Tufan, T. (2021). Olası İstanbul depremi ile yapılan kentsel dönüşüm çalışmaları ve alınan önlemlerin irdelenmesi. AURUM Journal of Engineering Systems and Architecture, 5(1), 89-108.
24. Özalp, S., Ömer, E. M. R. E., & Doğan, A. (2013). Kuzey Anadolu Fayi Güney Kolu’nun Segment Yapisi Ve Gemlik Fayinin Paleosismik Davranişi, Kb Anadolu. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 147(147), 1-17.
25. Özden, S., Tatar, O., Mesci, B. L., Koçbulut, F., Tutkun, S. Z., Doğan, B., & Tüvar, O. (2000). 12 Kasım 1999 Düzce depremi ve bölgesel tektonik anlamı. Türkiye Jeoloji Bülteni, 43(2), 61-69.
26. Özmen, B., 2000, Düzce-Bolu Bölgesi’nin Jeolojisi, Diri Fayları ve Hasar Yapan Depremleri s:1-14, 12 Kasım 1999 Düzce Depremi Raporu (Editör:Bülent ÖZMEN ve Günruh BAĞCI), Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Ankara.
27. Özmen,B., Bağcı, G. (2000)."12 kasım 1999 Düzce depremi raporu", T.C. Bayındırlık ve iskan bakanlığı afet işleri genel müdürlüğü deprem araştırma dairesi, Türkiye, 2000.
28. Pagani M, Monelli D, Weatherill G, Danciu L, Crowley H, Silva V, Henshaw P, Butler L, Nastasi M,Panzeri L, Simionato M, Vigano D (2014a) OpenQuake engine: an open hazard (and Risk) software forthe global earthquake model. Seismol Res Lett 85(3):692–702. Şaroğlu, F., Emre, Ö., & Boray, A. (1987). Türkiye’nin diri fayları ve depremsellikleri. MTA. Rap, 394.
29. Şengör, A. M. C., Tüysüz, O., Imren, C., Sakınç, M., Eyidoğan, H., Görür, N., ... & Rangin, C. (2005). The North Anatolian fault: A new look. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 33, 37-112.
30. T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı https://deprem.afad.gov.tr/assets/pdf/23kasim2022GolyakaDuzceMW59.pdf
31. Ulusay, R., Tuncay, E., Sonmez, H., & Gokceoglu, C. (2004). An attenuation relationship based on Turkish strong motion data and iso-acceleration map of Turkey. Engineering Geology, 74(3-4), 265-291.
32. Wang, Z. (2011). Seismic hazard assessment: issues and alternatives. Pure and Applied Geophysics, 168(1), 11-25.
33. Wells, D. L., & Coppersmith, K. J. (1994). 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.
34. Woessner J, Danciu L, Giardini D, Crowley H, Cotton F, Gru ̈nthal G, Valensise G, Arvidsson R, Basili R,Demircioglu MB, Hiemer S, Meletti C, Musson RW, Rovida A, Sesetyan K, Stucchi M (2015) The2013 European Seismic Hazard Model: key components and results. Bull Earthq Eng 13:3553–3596.doi:10.1007/s10518-015-9795-1
35. URL 1,http://hazard.efehr.org/ (Son Erişim: 06.12.2022)
36. URL 2, https://deprem.afad.gov.tr/ (Son Erişim: 06.12.2022)