Hoe goed zijn seismische dreigingskaarten eigenlijk?
Een team van onderzoekers vanuit de Sterrenwacht, in samenwerking met de Northwestern University (Verenigde Staten) heeft pas een onderzoek over de theoretische doeltreffendheid van seismische dreigingskaarten gepubliceerd in « Scientific Reports ». Dit onderzoek toont de moeilijkheden om de kwaliteit van deze kaarten te evalueren, in het bijzonder in stabiele zones waar aardbevingen zeldzaam zijn.
Wat is een seismische dreigingskaart?
Seismologen brengen reeds 50 jaar de seismische dreiging in kaart ten behoeve van de maatschappij, onder meer voor het opstellen van normen voor aardbevingsbestendige gebouwen. Dergelijke dreigingskaarten “voorspellen” het grondvibratieniveau dat met een bepaalde waarschijnlijkheid in een bepaalde tijdspanne (voor gewone gebouwen wordt meestal 10% probabiliteit in 50 jaar beschouwd) zal overschreden worden door toedoen van aardbevingen.
De beperkingen van een seismische dreigingskaart
Na een aantal recente aardbevingen die zwaarder uitpakten dan verwacht (bv. Haiti 2010, Tohoku 2011) rijst her en der de vraag hoe goed deze dreigingskaarten nu eigenlijk zijn. Volgens sommigen is er iets mis met de methode, volgens anderen is de methode OK maar zijn de kaarten fout door verkeerde parameters, terwijl het volgens nog anderen gaat om gebeurtenissen met een lage probabiliteit die niet noodzakelijk in strijd zijn met de kaart.
In vergelijking met weersvoorspellingen is het veel moeilijker om te evalueren hoe goed seismische dreigingskaarten zijn. Dit is het gevolg van de zeldzaamheid van aardbevingen. Om meer inzicht te krijgen in deze problematiek voerden onderzoekers van de KSB, in samenwerking met Northwestern University, een simulatie-experiment.
Grote variatie tussen de simulaties
In dit experiment worden gesimuleerde grondvibraties vergeleken met dreigingskaarten berekend voor dezelfde hypothetische modellen van de seismische activiteit. Het gemiddelde van de simulaties komt goed overeen met de verwachting (de waarschijnlijkheid beschouwd in de dreigingskaart), wat erop wijst dat de probabilistische methode geen inconsistenties bevat. De variatie tussen verschillende simulaties onderling blijkt echter zeer groot te zijn, wat onze mogelijkheden beperkt om na te gaan of afwijkingen tussen waargenomen grondvibratie en een dreigingskaart te wijten zijn aan toeval of aan een fout in de kaart. Onze resultaten tonen verder aan dat dit nog moeilijker is voor stabiele continenten met een lage seismische activiteit (zoals bij ons) dan voor meer actieve gebieden zoals plaatranden (bv. Californië, Japan). Dit betekent dat het zo goed als onmogelijk is om dreigingskaarten voor stabiele continenten te valideren op basis van de korte waarnemingsperiode waar we momenteel over beschikken, terwijl dit wellicht wel mogelijk is voor plaatranden. Het debat over het nut van seismische dreigingskaarten zal dus wellicht nog een tijdje doorgaan.
Vergelijking tussen een dreigingskaart (10% probabiliteit in 50 jaar, links) en een kaart met gesimuleerde grondvibraties over een periode van 50 jaar (rechts). Beide zijn representatief voor een hypothetisch gebied met uniforme seismische activiteit op een niveau vergelijkbaar met een plaatrand. Gemiddeld zijn de gesimuleerde grondvibraties in 10% van het gebied sterker dan het niveau van de dreigingskaart, maar dit percentage varieert sterk tussen de simulaties onderling.
Referentie:
Vanneste, K. et al., “Insights into earthquake hazard map performance from shaking history simulations”, Scientific Reports, volume 8, Article number: 1855 (2018), online. doi:10.1038/s41598-018-20214-6. https://www.nature.com/articles/s41598-018-20214-6