סיכון סייסמי

סיכון סיימי (באנגלית: Seismic risk) מוגדר כהסתברות לשיעור נזק באתר נתון בתוך פרק זמן נתון.

 הגדרות 
 סכנה סייסמית (באנגלית: Seismic Hazard) היא ההסתברות שתאוצת קרקע מרמה מסוימת ומעלה, כתוצאה מרעידת אדמה, תתרחש באתר נתון בתוך פרק זמן נתון. המכון לחקר הנדסת רעידות אדמה - EERI הגדיר סכנה סייסמית כ"תופעה פיזיקלית (תנודת קרקע/כשל קרקע) שנגרמת על ידי רעידת אדמה, שעלולה להשפיע באופן שלילי על פעילויות אנושיות".
 עוצמה סייסמית (באנגלית: Seismic Intensity) היא הערכת תאוצת הקרקע המקסימלית באתר מסוים בעת רעידת אדמה, על בסיס חומרת האפקטים הסייסמיים שנצפו בו. על פי המכון לחקר הנדסת רעידות אדמה - EERI מוגדרת עוצמה סייסמית כ"מדידה איכותנית או כמותית של חומרת תנודות הקרקע באתר ספציפי".
 פגיעוּת (באנגלית: Vulnerability) היא שיעור הנזק הצפוי לאוכלוסיות שבסיכון, בדרך כלל מבנים, באתר נתון שסובל מדרגת עוצמה סייסמית נתונה. פגיעות זו תלויה במשתנים רבים, כמו השעה ביממה בה מתרחשת רעידת האדמה או היום הספציפי (חג או לא חג), מזג אוויר וכיוצא בזה. בקליפורניה המרכז לטכנולוגיה יישומית (ATC) נאלץ להסתמך על הערכות מומחים בעניין פגיעות בני אדם ברעידות אדמה בהיעדר נתונים אמפיריים יציבים, להבדיל מנתונים אודות מבנים. המרכז תיאר את הניסיון להעריך פגיעות בני אדם כאמנות יותר מאשר מדע. המכון לחקר הנדסת רעידות אדמה - EERI הגדיר פגיעוּת כ"רמת האובדן/ההפסד של אובייקט/ים שנמצא/ים תחת סיכון של פגיעה מרעידת אדמה במגניטודה נתונה או עוצמה סייסמית נתונה, שבדרך כלל מבוטא על סקאלה של מ-אפס (ללא נזק כלל) עד 10 (נזק טוטאלי)".
 מטריצת פגיעות אמפירית - נתונים בדבר שיעור הנזק שנגרם/ייגרם למבנים בחתך איכויות הבנייה שלהם, והעוצמות הסייסמיות שנצפו/שצפויות ברעידת אדמה (ראו מטריצה לדוגמה בראש הערך).
 סיכון סייסמי (באנגלית: Seismic Risk) הוא שילוב של הסכנה הסייסמית עם הפגיעוּת, ומוגדר כהסתברות לשיעור נזק באתר נתון כתוצאה מרעידת אדמה בתוך פרק זמן נתון. המכון לחקר הנדסת רעידות אדמה - EERI מגדירו כ"ההסתברות שתוצאות חברתיות או כלכליות מרעידות אדמה יהיו שוות או מעל ערך נתון באתר/ים כלשהו/הם, או באזור במהלך תקופה מסוימת".

 אי הבהירות הקיימת בהגדרות 
קיימת לכאורה אי בהירות טרמינולוגית בשימוש במונחים: סיכון סייסמי וסכנה סייסמית. ברוב מכריע של הפרסומים בעברית בנושא, רוֹוֵחַ השימוש במונח סיכון או סיכונים או סיכוני רעידת אדמה (Risks) וכיוצא בזה, כאשר הכותבים מתכוונים למעשה לסכנות מרעידת אדמה (Hazards). כך למשל המכון הגיאולוגי לישראל מפרסם באתר האינטרנט שלו את סיכוני רעידת (ה)אדמה, כאשר רוב מכריע של פרקי המשנה בפרק זה מתייחס לסכנות. קל יותר לציין פרק משנה שמשתמש נכון במונחים, מאשר את אלה שלא. הכוונה ל-"מפת סכנה ארצית לגלישות-מדרון בישראל; גיליון מרכז, קנ"מ 1:200,000".

 הגדרת הסיכון באמצעות תרחיש ייחוס 
ניתן להעריך סיכונים (ותגובת חירום בעקבות האירוע) גם באמצעות שימוש בתרחיש ייחוס לרעידת אדמה. במתודולוגיה זו נעשה שימוש על ידי המכון הגיאולוגי לישראל בפרסום משנת 2012: "תרחישי נזק מרעידות מרעידות אדמה בישראל כבסיס לתרגיל החרום הלאומה של רעידת אדמה 'נקודת מפנה 6'". בפרסום זה מתייחס המכון לחמשת גורמי הנזק העיקריים ברעידות אדמה: 1. תנודות קרקע (תאוצות קרקע מקסימליות); 2. קריעת פני שטח; 3. כשל במדרון; 4. התנזלות; ו-5.צונאמי, ותפרושתם המרחבית של גורמים אלה. בסוף הפרסום קיים נספח איורים (מפות) האמורים להציג את הסכנות והסיכונים. איורים 2 - 9 הם מפות סכנה בלבד, גם אם באיור 2 המפה נקראת "מפת סיכונים גאולוגיים" ולא היא. מפות 10 - 14 הן אכן מפות סיכונים בהיותם כאלה שמציגים את הנזקים והתוצאות מרעידת אדמה במגניטודה 7, שהן אלמנט הפגיעוּת, ורעידת האדמה בגודל 7 היא אלמנט הסכנה, שיש לה הסתברות נתונה להתרחשותה.

הסקר הגאולוגי של ארצות הברית עושה שימוש רוֹוֵחַ בתרחישים לרעידות אדמה, המתבססים על נתוני עוצמה סייסמית ברעידות אדמה היסטוריות שנחקרו היטב, ויש מידע אמין אודות האפקטים הסייסמיים שנצפו באתרים/ישובים השונים. רעידות האדמה הנבחרות כבסיס לתרחיש, הן רעידות אדמה שההסתברות להתרחשותן לפחות פעם אחת ב-50 שנה היא 10%, 5%, ו-2%, כפי שהתקנים לבנייה אמידה כנגד רעידות אדמה, מחייבים שם (וגם בישראל) את הבנייה כנגד רעידות אדמה שמתרחשות בהסתברות זו, עבור שלושה סוגים של מבנים על פי חשיבותם ורגישותם. שם, כמוהן התרחשו במהלך המאה ה-20 בקליפורניה, לא מעט רעידות אדמה בגדלים הרלוונטיים במחוזות השונים של המדינה. ניתן אם כן, לבחור ברעידת אדמה כזו, ועל פי נתוני העוצמה הסייסמית שנצפו בכל יישוב ואתר, להחיל את מטריצות הפגיעות האמפיריות לרעידת אדמה הנכונות לאותה מדינה (ראו דוגמה היפותטית למעלה, ומקרה מבחן באזור סן פרנסיסקו להלן) - מטריצות אשר מהוות אלמנט של חיזוי לעוצמת הנזקים הצפויים ברעידת אדמה בגודל (מגניטודה) נתון ובחתך סוגי המבנים - שהם למעשה התרחישרון אבני, 2008. הכנת תרחישים לרעידות אדמה באזורים בעלי רמה סייסמית בינונית. אופקים בגאוגרפיה, 70; עמ' 93 - הפרק שדן ברציונל לבחירה בשיטה זו.. דוגמה אופיינית לשימוש בנתוני העוצמה הסייסמית, שנצפתה באזורים השונים ברעידת אדמה הרלוונטית לכל אזור משנה באזור מפרץ סן פרנסיסקו, מופיעה במסמך מפורט בן 152 עמודים, מטעם איגוד הממשלים באזור המפרץ (Association of Bay Area Governments).

עוד יצוין, שבשנת 2006 פורסמו תרחישי רעידת אדמה הכוללות, מפות תאוצות קרקע מקסימלית עבור אזור מפרץ סן פרנסיסקו, לרעידת אדמה M=7.0, הדומה לזו שהרסה את סן פרנסיסקו בשנת 1906.

 הסכנה הסייסמית 

כאמור לעיל, הסכנה סיסמית היא ההסתברות שתאוצת קרקע מסוימת, כתוצאה מרעידת אדמה, תתרחש באתר נתון, בתוך פרק זמן נתון. במדינות המערב, לרבות בקליפורניה, מקובל, שהסכנה הסייסמית שכנגדה מתכוננים היא תאוצת הקרקע שההסתברות להתרחשותה לפחות פעם אחת ב-50 שנה היא 10%. קרי; כתוצאה מרעידת אדמה שזמן המחזור הוודאי שלה הוא 475 שנה. על כן, גם התקן הישראלי לבנייה עמידה בפני רעידות אדמה מתבסס על תאוצות קרקע (מקסימליות) שיתרחשו בכל אתר במדינה, ברעידת אדמה העונה להגדרה זו, ואשר מוקדה הפוטנציאלי הוא בנקודה הקרובה ביותר האפשרית לאתר. המקור העיקרי, אם לא היחיד, לרעידות אדמה הרסניות באזורנו הוא הבקע הסורי אפריקני/בקע ים המלח וגם "העתק יגוּר" המהווה סעיף שלו, ואשר משתרע לאורך עמק יזרעאל בואכה מפרץ חיפה וממשיך אל תוך הים התיכון. על פי חישובים גאו-סטטיסטיים המתבססים על נתונים היסטוריים של רעידות אדמה באזור ארץ ישראל, גודל או מגניטודת רעידת האדמה העונה להגדרה המוזכרת בתחילת פרק זה הוא כ־6.3 בסולם ריכטר. על כן, הסכנה הסייסמית בכל אתר ואתר במדינה, מוגדרת כהסתברות לתאוצת הקרקע המקסימלית שתתרחש באתר מרעידת אדמה בגודל זה במקום הקרוב ביותר לאתר בבקע הסורי אפריקאי או בהעתק היגוּר ובתקופה של 50 שנה. הדרך לחשב את תאוצת הקרקע המקסימלית (להלן: PGA: Peak Ground Acceleration) היא באמצעות משוואת ניחות של תאוצות קרקע, המקובלת בכל העולם. אלא שמשוואה שכזו תקפה רק בהנחה שהאתר ממוקם על סלע אם צפוף שאינו גורם כלל להגברת תאוצות הקרקע באתר. על כן, ה־PGA הצפויה באתר לפי משוואה זו היא סטנדרטית, וכדי להגיע למסקנה בדבר ה-PGA האמיתי שצפויה באתר יש לחשב או למדוד (תלוי בנסיבות) את ההגברה הצפויה של תאוצות הקרקע באתר.
משוואת ניחות מקובלת שעל פיה מקובל לחשב את ה-PGA הצפויה בכל ישוב במדינה היא:

.

כאשר: AR היא תאוצת הקרקע המקסימלית במרחק R קילומטרים מהמוקד, ו-M היא מגניטודת רעידת האדמה בסולם ריכטר. משוואת ניחות זו תקפה אך ורק לרעידות אדמה הגדולות ממגניטודה 6 בסולם ריכטר. לדוגמה (היפותטית): אם נניח שבעיר מסוימת המרוחקת כ־70 קילומטר ממוקד אפשרי בבקע ים המלח/הירדן, מתקבלת על פי משוואה זו PGA של 0.1g (כלומר 1 מ' לשנייה בריבוע) ועל פי החישובים או המדידות הגאולוגיות/הנדסיות, מקדם ההגברה בעיר הוא 10, אזי בעיר הזו תאוצת הקרקע שצפויה ברעידת אדמה בגודל של כ־6.3 בסולם ריכטר, שמוקדה במקום הקרוב ביותר האפשרי לעיר, היא 1g (פי 10 מהתאוצה הסטנדרטית הצפויה, היינו כ־10 מ' לשנייה בריבוע) - תאוצת קרקע הרסנית ביותר. כלומר, הסכנה הסייסמית בעיר זו בהסתברות של 10% לתקופה של 50 שנה היא 1g.

בהקשר זה של סכנה סייסמית, קיימת בציבוריות הישראלית אמירה, שאחת ל-100 שנים בממוצע, מתרחשת רעידת אדמה הרסנית באזור ארץ ישראל. ההסבר לכך הוא, שראשית מדובר בממוצע גס מאד; כי למשל, מבט על 500 השנים האחרונות מציג 4 רעידות אדמה הרסניות באזור, בשנים: 1927, 1837Ambraseys, N.N., 1997. The Earthquake of 1 January 1837 in

Southern Lebanon and Northern Israel. Annali di Geoﬁsica XL,

923–935, 1759, והרביעית בשנת 1546. בנוסף, מאמר מדעי משנת 1983 מציג עקומת שכיחות של רעידות אדמה בעמק הירדן, שבה, על פי המחקר, רעידת אדמה בגודל +M=6 מתרחשת לפחות אחת ל-100 שנים.

 פגיעוּת (המבנים) 
ממוזער|הסיכון הסייסמי כפונקציה של הסכנה הסייסמית ופגיעוּת המבנים שנמצאים בסיכון. הסקיצה היא בעקבות המתודולוגיה האוניברסלית של הערכת סיכונים שגורסת שהסיכון הסייסמי R הוא תוצאה של מכפלת ההסתברות P להתרחשות המאורע המֵסַכֵּן, עם עלות הנזק L הצפוי להיגרםKeith Smith and David N. Petley, 2009. Environmental Hazards: Assesing Risk and Reducing Disaster, Fifth Edition, Routhledge (fromk now on Smith & Petley, 2009) p.13. .

פגיעות מבנים מוגדרת כשיעור הנזק שנגרם למבנה (או ייגרם למבנה) באיכות בנייה ידועה ובאתר נתון שסבל (או יסבול) מעוצמה סייסמית נתונה (או מתאוצת קרקע מקסימלית נתונה). פגיעות זו ניתנת להערכה ואף לחישוב, על סמך נתונים היסטוריים, של מבנים דומים, בעלי אותה איכות בנייה, שניזוקו מרעידת אדמה שיצרה אותה רמה של תאוצת קרקע מקסימלית באתר בו ממוקם המבנה. ברוב המדינות ששכיחוּת רעידות האדמה ההרסניות בהן היא גבוהה יחסית, למשל קליפורניה ומרכז ודרום אירופה, קיימות, כתוצאה ממחקרים אודות רעידות אדמה היסטוריות שהתרחשו באזור, מטריצות פגיעות אופייניות - ראו דוגמה פשוטה בראש הערך.

 הסיכון הסייסמי 
הסיכון הסייסמי הוא שילוב של הסכנה הסייסמית עם הפגיעות, ומוגדר כהסתברות לשיעור נזק באתר נתון בתוך פרק זמן נתון. בדוגמה בעיר ההיפותטית (שכתובה מתחת למשוואת הניחות בפרק הסכנה הסייסמית), תאוצת הקרקע הצפויה באותה עיר לפחות פעם אחת בהסתברות של 10% ובתקופה של 50 שנה היא 1g. העוצמה הסייסמית המתאימה לערך כה גבוה של תאוצת קרקע היא כ־XI-X (11-10 בספרות רומיות). על כן הסיכון הסייסמי באותה עיר יוגדר כהסתברות של 10% לתקופה של 50 שנה שכ־50% מהמבנים בעיר יקרסו חלקית, ל־45% מהם ייגרם נזק משמעותי, וכ־5% מהמבנים יקרסו לגמרי. זוהי הערכת סיכון סייסמי מינימלית לפי עוצמה סייסמית חזויה של X במטריצת הפגיעות. לפי עוצמה XI במטריצת הפגיעות, הרי כמעט כל המבנים בעיר יהרסו חלקית או לגמרי, בהסתברות של 10% ל־50 שנה. יודגש, שמדובר במטריצות פגיעות פשוטות ומיושנות, שמובאות לצורך המחשה בלבד.

בשנת 2017, פרסמה חברת Air Worldwide, חברה בינלאומית העוסקת בין השאר בהערכת סיכונים מרעידות אדמה, מסמך הנקרא "מידול סיכון רעידת אדמה בישראל". לא ברור מי הזמין את העבודה הזו. לצורך העבודה החברה הכינה קטלוג סטטיסטי של רעידות אדמה ממקורות היסטוריים, וממכשירי מדידה סייסמולוגיים (סייסמומטרים); נתונים פליאוסייסמיים; נתוני העתקים פעילים; ונתוני גאודזיה - GPS. הם מציגים את נתוני המקורות הסייסמיים בישראל (הידועים לכל זה מכבר -הבקע הסורי אפריקני והעתק הכרמל); מציגים את הַאִיזוּר הסייסמי על פי פרסום של המכון הגאופיסי לישראל; ונתוני GPS בדבר תנועות הסטה יחסיות על פני השטח. מציגים שיטה לכאורה לאיתור העתקים פעילים בלתי ממופים, וחיזוי של תאוצות קרקע מקסימליות, תוך התייחסות לתופעת תגובת אתר סייסמית. מתוך כך הם מסכמים את הסיכון הסייסמי בישראל על מפה, שמציגה את הסיכון הסייסמי לאזורים השונים במדינה, בחמש רמות של סיכון: מסיכון נמוך (צבע ירוק כהה) לסיכון גבוה (צבע אדום כהה). בהמשך הם מציגים נתונים ושיטה לניהול הסיכונים הללו (החידוש העיקרי של העבודה), כשהמסקנה שאזור הצפון, ובמיוחד חיפה הם בעלי מקדם נזק גבוה (לא חדש), בעוד ששאר אזורי הארץ, הם בעלי מקדמים נמוכים בהרבה. לסיכום הם מציגים שדגם רעידת האדמה של AIR לישראל, נבנה תוך שימוש בגרסה העדכנית ביותר שלהם; ושכל הניתוחים והתרשימים שהציגו, מאפשרים: לנהל את החשיפה (לסיכונים); לצבור ולהחיל יחסי נזק לאזורים השונים, אירועים (צפויים) וסכנות; "להריץ" מודלים סטטיסטיים, ולהעריך את הסיכון הסייסמי; ולתקן בעצמם (מזמיני העבודה) את ההערכות להפסדים, כדי ליצור התייחסות עצמית של הסיכון.

 מפות סיכונים סייסמיים 
 גלובאלית עולמית 
הכְּרָזָה העולמית של מפת הסיכונים הסייסמית (v2023.1) כוללת שלוש מפות גלובליות, ודירוג של 15 המדינות המובילות לפי חמישה מדדי/מטריצות סיכון:
המפה הראשית מציגה את ההתפלגות הגאוגרפית של ההפסד השנתי הממוצע (Average Annual Loss) של השטח הבנוי עקב תאוצת קרקע מקסימלית בסך כל מבני מגורים, מבני מסחר ותעשייה. המפה אינה מתחשבת בהשפעות של צונמי, התנזלות, גלישות קרקע ומפולות ושריפות בעקבות רעידות האדמה. תוצאות אלו הן עדכון של המפות העולמיות שפורסמו ב-2018, ומבוססים על מיטב מערכי הנתונים והמודלים הזמינים והנגישים לציבור, אשר נאספו, אוצרו ותוחזקו בשיתוף פעולה בין מומחים מקומיים ומדענים של קרן GEN - Global Earthquake Model. בנוסף ל-AAL של השטח הבנוי המתואר בכרזה, מערך הנתונים הבסיסי כולל גם אומדנים של הפסדים כלכליים שנתיים ממוצעים, מספר מבנים שאבדו, אוכלוסייה שנותרה חסרת בית והרוגים.

 אירופה 
מפות דומות, ואף מפורטות יותר קיימות עבור אירופה, בחתך כל המדינות ומשתנים רבים נוספים.

 ארצות הברית 
בארצות הברית פרויקט ההנדסה והסיכונים (ERP - Engineering and Risk Project) הוא חלק מוועדת המשנה לסכנות, השפעה וסיכונים (HIR - Hazard, Impact & Risk) של ועדת התיאום המדעית (SCC - Science Coordination Committee) של התוכנית לסיכוני רעידות אדמה (EHO - Earthquake Hazard Program) של ה-U.S.G.S. כיום מזוהות שתי משימות של ה-ERP להרחבת מדע הסיכונים ולהפחתה הנדסית של סיכוני רעידות האדמה. כלומר, לשפר את היכולת של הסביבה הבנויה לעמוד בפני סכנות. לשתי המשימות מרכיבי מחקר והסברה שמחייבים: שיתוף פעולה עם מהנדסים חיצוניים ועם פרויקט National Seismic Hazard Model - NSHM בנושא תאוצות קרקע (מקסימליות) ברעידת אדמה עבור תקני בנייה, תוך "תרגום" והפיכת סכנות טבעיות (Hazards) להגדרת סיכונים וכדלקמן: 1. סיכון סיסמי לתשתית קריטית; 2. תחזיות כשל קרקע שנגרמים מרעידות אדמה; 3. תרחישי תאוצות קרקע מקסימליות והשפעתן 4. הערכת סכנות מרובי סיכונים; 5. בטיחות סייסמית של מבנים גבוהים ומבנים אחרים בעלי זמן מחזור ארוך. 

משימות ותת-משימות אלו תוכננו לשתף פעולה עם הקהילה הפנימית למשל עם: פרויקט ה־USGS NSHM ומֵרכַּז המידע הלאומי של ה-USGS לרעידות אדמה (NEIC), כדי לפתח את הנתונים, השיטות והכלים הדרושים להערכת סיכונים למערכות תשתית בנייני מגורים ומבנים אחרים (מורכבים בדר"כ) שאינם משמשים למגורים. המטרות מושגות על ידי שיתוף פעולה עם הקהילה החיצונית למשל: ה-Building Seismic Safety Council - BSSC, וסוכנות ניהול החירום הפדרלית - FEMA, כדי להעריך עומסים תכנוניים (loads) ולהפחית את הסיכון הסייסמי.  

מפות הסיכונים בארצות הברית הן נושאיות (תמטיות), ומפגישות את האוכלוסיות שבסיכון עם הסכנה הסייסמית. למשל, ה־U.S.G.S. מציג מפה של התפרושת המרחבית של צפיפות אוכלוסין עם התפרושת המרחבית של תאוצות קרקע מקסימליות ברעידת אדמה שזמן המחזור שלה הוא 100 שנה, קרי רעידת אדמה גדולה במיוחד, כי התקן למבנים בעלי סיכון "רגיל" מכוון לרעידת אדמה שזמן המחזור שלה הוא 475 שנה.

 ישראל 
ראו בפרק משנה "הגדרת הסיכון באמצעות תרחיש ייחוס" לעיל, ובפסקה השנייה של פרק "הסיכון הסייסמי".

 הפחתת הסיכון הסייסמי 
ניתן להפחית את הסיכון הסייסמי על ידי תוכניות אקטיביות המשפרות את התשתיות הבסיסיות. היערכות לאפשרות של התרחשות רעידות אדמה, יכולה לסייע בתכנון מצבי חירום הנובעים מרעידת אדמה. חוקי ותקני הבנייה נועדו לסייע בניהול הסיכון הסייסמי, ומתעדכנים ככל שלומדים יותר על השפעות תנועת הקרקע הסייסמית על מבנים. סוג זה של שיפור אקטיבי של הפחתת נזקים מרעידות אדמה, ידוע בשם שיפוץ סייסמי . שיפוץ סייסמי שכזה, כגון זה שהציעה תוכנית מתאר ארצית 38 (תמ"א 38), מעלה את רמת עמידות המבנה, ומקטינה את רמת הפגיעוּת מתאוצת קרקע מקסימלית המתקיימת באתר בעת רעידת אדמה, וממילא מפחיתה מרמת הסיכון הסייסמי.

 ראו גם 
רעידת אדמה
סולם סייסמי
חיזוי רעידות אדמה
סייסמולוגיה

 לקריאה נוספת 

.

 ביאורים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:רעידת אדמה
קטגוריה:אסונות טבע
קטגוריה:ניהול סיכונים
קטגוריה:סיכונים פיננסיים