Συμβολή στην εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας με τη χρήση πολυμεταβλητών σεισμικών χρονοσειρών
Authors: Χορόζογλου Δημήτριος-Ευστάθιος 
Published: September 2021

Η διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς αποτελεί σημαντική επιστημονική πρόκληση και αναπόσπαστη συνιστώσα ανάπτυξης της γνώση μας για την σεισμογένεση και την εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας. Οι κύριοι σεισμοί (π.χ. Μ≥6.0) καθώς και οι μετασεισμοί αυτών μπορούν να προκαλέσουν καταστροφικές συνέπειες με απώλειες ανθρώπινων ζωών. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας, για τον Ελληνικό χώρο, με βάση τη χρήση πολυμεταβλητών σεισμικών χρονοσειρών. Στο δεύτερο και τρίτο κεφάλαιο της διατριβής, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιχειρείται μέσω της κατασκευής είτε ενός σεισμικού δικτύου συσχέτισης, που προϋποθέτει την δημιουργία πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς, ή δικτύου επανάληψης. Κόμβο του σεισμικού δικτύου συσχέτισης αποτελεί η κάθε μεταβλητή της πολυμεταβλητής χρονοσειράς που αντιπροσωπεύει είτε καλά καθορισμένη σεισμική ζώνη είτε κυψελίδα η οποία προκύπτει από την διαίρεση του Ελληνικού χώρου. Κάθε παρατήρηση της πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς αποτυπώνει είτε το σύνολο των σεισμών ή την σεισμική ροπή που απελευθερώνεται σε κάθε κόμβο, αντίστοιχα. Οι συνδέσεις του σεισμικού δικτύου συσχέτισης μεταξύ των κόμβων του δίνονται από τον γραμμικό συντελεστή συσχέτισης Pearson που υπολογίζεται για κάθε ζεύγος μεταβλητών της πολυμεταβλητής σεισμικής χρονοσειράς. Αντίθετα, κόμβο του δικτύου επανάληψης αποτελεί ο κάθε σεισμός και οι συνδέσεις του δίνονται όταν η διαφορά της σεισμικής ροπής μεταξύ των κόμβων του είναι μικρότερη από ένα αυθαίρετο κατώφλι. Έχοντας σχηματίσει το σεισμικό δίκτυο, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιτυγχάνεται είτε μέσω της χρήσης μέτρων δικτύου που το χαρακτηρίζουν ή μέσω της μελέτης των μη-τετριμμένων τοπολογικών ιδιοτήτων του, όπως της δομής του μικρόκοσμου και της ελεύθερης κλίμακας, που μπορεί να παρουσιάζει. Επομένως, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας, επιχειρείται από την μελέτη είτε της δυναμικής εξέλιξης των τιμών βασικών μέτρων δικτύου ή της δυναμικής εξέλιξης της δομής του σεισμικού δικτύου που εξετάζεται σε κυλιόμενα χρονικά παράθυρα είτε πριν ή μετά από κύριους σεισμούς ή μετασεισμούς, αντίστοιχα, που έγιναν στον Ελληνικό χώρο και τις γύρω περιοχές κατά την περίοδο 1999-2018. Βρέθηκε, ότι οι τιμές των μέτρων δικτύου, σε αρκετές περιπτώσεις, είναι στατιστικά σημαντικές όπως και ότι το σεισμικό δίκτυο παρουσιάζει την δομή του μικρόκοσμου λίγο πριν τους κύριους σεισμούς. Στο τέταρτο κεφάλαιο της διατριβής, η εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας επιχειρείται μέσω του κανονικοποιημένου συντελεστή που υπολογίζει την συσχέτιση μεταξύ πολυμεταβλητών χρονοσειρών με την εύρεση γραμμικών συνδυασμών τους που συσχετίζονται ισχυρά. Οι μεταβλητές της πολυμεταβλητής χρονοσειράς παριστάνουν το μέγεθος του παρόντος σεισμού και τη χρονική διαδοχή του, σε ημέρες, μέχρι τον επόμενο σεισμό. Ο κανονικοποιημένος συντελεστής συσχέτισης χρησιμοποιείται ώστε να εξετάσει αν υπάρχει στατιστική σημαντικότητα, μέσω κατάλληλου στατιστικού ελέγχου, της συσχέτισης στο μέγεθος και στο χρόνο μεταξύ των πέντε τελευταίων σεισμών, ανά ζεύγη, πριν από κύριους σεισμούς που έγιναν στον Ελληνικό χώρο κατά την περίοδο 1964-2018 για κάθε σεισμική ζώνη. Τα αποτελέσματα, στις περισσότερες περιπτώσεις, υπογραμμίζουν την στατιστική σημαντικότητα της συσχέτισης μεταξύ των τελευταίων πέντε διαδοχικών, ανά ζεύγη, σεισμών πριν την γένεση κύριων σεισμών (Μ≥5.5) για κάθε σεισμική ζώνη. Τέλος, παρουσιάζεται ο χάρτης που αφορά την πιθανότητα γένεσης του επερχομένου κύριου σεισμού (Μ≥5.5) για κάθε σεισμική ζώνη που συμβάλει στην εκτίμηση της μελλοντικής σεισμικής δραστηριότητας.