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Probabilistic Seismic Hazard Analysis at Regional and National Scale: State of the Art and Future Challenges.

Gerstenberger M. C., W. Marzocchi, T. Allen, M. Pagani, J. Adams, L. Danciu, E. Field, H. Fujiwara, N. Luco, K-F Ma, C. Meletti, M. Petersen (2020).
Review of Geophysics, doi:10.1029/2019RG000653.

Si tratta di un lavoro di revisione nel quale viene descritto lo stato dell’arte nella stima della pericolosità sismica a scala nazionale. I modelli di pericolosità si basano sulle conoscenze disponibili sul processo di generazione del terremoto e sviluppano modelli probabilistici di accadimento degli eventi rilevanti per i decenni a venire. Queste stime diventano poi un importante elemento di valutazione nel processo decisionale della società attraverso una vasta gamma di usi, inclusi aspetti quali la progettazione di edifici o la guida di polizze assicurative. In questo lavoro sono stati analizzati modelli nazionali di 10 regioni del mondo, inclusi modelli multinazionali che mirano a rendere i risultati comparabili da nazione a nazione. Tra i modelli più avanzati a livello mondiale, viene analizzato il modello italiano, che sarà rilasciato pubblicamente entro il 2020. Vengono descritte le sfide e le ipotesi chiave nella realizzazione dei modelli e vengono fornite raccomandazioni alla ricerca per migliorare le generazioni future di modelli nazionali. Una filosofia emergente e imperativa è la necessità di quantificare e rendere più utili le incertezze nella nostra conoscenza dei processi sismici. I modelli futuri saranno in grado di includere meglio questa incertezza e mireranno a quantificare meglio la capacità dei modelli di fornire i risultati di cui la società ha bisogno. Infine, i modelli futuri dipenderanno sempre più da modelli computerizzati che simulano il modo in cui i terremoti interagiscono tra loro e provocano scosse sulla superficie della terra.

Abstract

Seismic hazard modeling is a multidisciplinary science that aims to forecast earthquake occurrence and its resultant ground shaking. Such models consist of a probabilistic framework that quantifies uncertainty across a complex system; typically, this includes at least two model components developed from Earth science: seismic-source and ground-motion models. Although there is no scientific prescription for the forecast length, the most common probabilistic seismic hazard analyses consider forecasting windows of 30 to 50 years, which are typically an engineering demand for building code purposes. These types of analyses are the topic of this review paper. Although the core methods and assumptions of seismic hazard modelling have largely remained unchanged for more than 50 years, we review the most recent initiatives which face the difficult task of meeting both the increasingly sophisticated demands of society and keeping pace with advances in scientific understanding. A need for more accurate and spatially precise hazard forecasting must be balanced with increased quantification of uncertainty and new challenges such as moving from time-independent hazard to forecasts that are time dependent and specific to the time period of interest. Meeting these challenges requires the development of science-driven models which integrate all information available, the adoption of proper mathematical frameworks to quantify the different types of uncertainties in the hazard model, and the development of a proper testing phase of the model to quantify its consistency and skill. We review the state-of-the-art of the national seismic hazard modeling, and how the most innovative approaches try to address future challenges.