Evolution et amélioration de la Shakemap nationale actuelle : sur quoi et pourquoi ?

Présentation de Antoine Schlupp (Eost) au 2nd Workshop Résif "Aléa sismique & Shakemaps" | 29 - 31 janvier 2018, Montpellier

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1. Evolution et amélioration de la ShakeMap
   nationale actuelle: Sur quoi et pourquoi ?
   Schlupp Antoine
   Réflexions issues du Groupe de Travail dans le cadre de l’axe transverse sismicité et
   point sur les évolutions apportées par la V4.0.
   2nd Workshop RESIF – Aléa sismique & Shakemaps
   

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2. Questions soulevées pour la réalisation d’une ShakeMap de référence nationale.
   L’incertitude des résultats selon les outils et données utilisées devra être analysée.
   loc et profondeur
   - rapidité et précision en loc (seiscomp) ?
   - précision en profondeur ? Prendre la profondeur issue d’une localisation auto ?
   Prendre une profondeur par défaut ?
   - intégration loc astreinte (LDG pour la France métropolitaine) sachant qu’elle
   n’intègre pas la profondeur.
   Magnitude en entrée inutile avec fonction BIAS
   Magnitude disponible rapidement? ML-LDG (astreinte), Mw auto, etc. ?
   ShakeMap en « postcrise » avec diverses magnitudes et lois GMPE et IPE associées
   pour validation ou correction de procédures.
   Data instrumentales:
   Temps réel via RESIF et EIDA (+ collaborations transfrontalières)
   data intensités (transfrontalier)
   Données macrosismiques disponibles? Délais ?
   Complément transfrontalier (Espagne, Italie, Suisse, Allemagne, Belgique)?
   

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3. Questions soulevées pour la réalisation d’une ShakeMap de référence nationale.
   conversion PGA-PGV-Intensités (GMICE)
   Paramètre « national »
   loi atténuation
   - Régionalisation ! Ne pas réinventer des modèles mais utiliser ceux publiés,
   notamment via les projes SIGMA et SHARE (GEM ?)
   - fonction type de magnitude (ML ou Mw) inutile avec fonction BIAS
   - En fonction de la magnitude (faible-forte)
   effets de site
   proxi à utiliser ? Cartographie et « lois corrigées » selon les effets de site
   Intégration des effets de sites issus des études «régionales» (BRGM, …)
   

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4. Questions soulevées pour la réalisation d’une ShakeMap de référence nationale.
   Cartographie : amélioration, code couleur « métropole »
   Mise en cohérence de l’affichage / niveau attendus en France métropolitaine (code
   couleur BCSF) ? Interface graphique différente de celui de ShakeMapTM USGS?
   Mise en ligne
   Doit-on mettre en place dès le début la notion de “base de ShakeMap” avec la carte
   de référence et les autres cartes produites par la communauté pour un même
   évènement? Mise à jour de la ShakeMap ? Fréquence, paramètres à mettre à jour
   (loc révisée, profondeur?)
   Diffusion
   Quelle diffusion prévoir?
   Purement vers les scientifiques ? Vers les autorités ?
   Carte automatique : besoin de plus en plus important d’avoir des web-services
   

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5. Objets d’étude:
   - GMPE–PGA/PGV/PSA et IPE régionales
   - Effets de site (régionaux ou microzonages) au lieu du proxy « pente topo »
   - Lois atténuation / magnitude?
   -  Stratégie de mise à jour de la ShakeMap « réponse rapide » jusqu’à la ShakeMap de
   « référence »
   -  Evaluation des incertitudes / données disponibles
   -  évolutions à partir des REX sur les séismes futurs + études et/ou propositions du GT
   Shakemap
   -  Application à des séismes anciens
   Organisation:
   - Partager une version commune Shakemap (Machine virtuelle)
   -  Lieu d’échange des données, résultats, programmes …
   -  Mettre en place un jeu de données permettant de tester diverses shakemap sur une
   série de séismes (Station-list)
   -  Donner l’opportunité à des étudiants de tester des lois et de se former aux
   shakemaps.
   -  Échanges avec USGS sur les évolutions (évolution vers une version python)
   

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6. Nous obtenons une énorme amélioration à toute distance en incluant les
   intensités mais nous devons pondérer leur contribution en fonction de la
   qualité des données, préliminaires ou finales, et du manque possible de
   données à proximité de l'épicentre.
   Malgré que nous avons ajouté de nouvelles GMPE ou IPE; nous devons utiliser
   une loi d'atténuation régionale différente selon l'épicentre. Une attente serait
   de sélectionner automatiquement le GMPE ou l'IPE qui correspondent le
   mieux aux observations.
   De plus, la variation de l'atténuation par rapport à l'azimut semble être
   fortement lissée par les GMPE et IPE utilisés.
   Le V3.5 nous a permis de détecter une surestimation importante de ML dans
   quelques régions, mais le ShakeMap a toujours une forte dépendance à la
   localisation de l'hypocentre, qui ne peut pas être corrigée par exemple en
   utilisant des données macrosismiques collectées.
   

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8. The process shake assemble collects the available information about the event (…) as
   well as ShakeMap configuration information (which may include information about the
   event’s seismotectonic regime and related choices about GMPE selection), and produces
   a file, shake_data.hdf, containing all of these parameters.
   Diffusion des données:
   An alternative approach, however, is to create a web service that delivers the products
   when they are requested. … As products are needed (e.g., from users viewing or
   requesting downloads) they are produced on the fly by the web service.
   The module select would be run first if the operator wanted to have the ShakeMap
   system determine the GMPE sets to use based on the event’s location and depth. Many
   operators will have a fixed configuration for their GMPEs, and will therefore not
   use select.
   select reads an event’s event.xml file for origin information and then constructs a GMPE
   set for the event based on the event’s residence within, and proximity to, a set of
   predefined tectonic regions and user-defined geographic areas. The GMPE set, and the
   selection of that GMPE set for use in processing, are written to model_zc.conf in the
   event’s current directory.
   If an earthquake falls within the ‘california’ layer, the tectonc regions ‘scr’ and ‘acr’ would
   have their horizontal buffers reset to 25 km and, in addition, the ‘acr’ region would have
   its GMPE selection reset to the GMPE set ‘Special_California_GMPE’ for earthquakes of all
   depths.
   

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9. The tectonic regions, and additional geographic layers, that the event may fall within are
   defined by the STREC configuration.
   The process by which sm_select builds a GMPE set is somewhat complicated.
   STREC reports the tectonic region the earthquake lies within, as well as the distance to
   the closest polygon of the other tectonic region types. … Each non-subduction region is
   also configured with a “horizontal buffer.” The buffer determines how far the region
   extends into neighboring regions. …
   For each of the non-subduction regions, select builds a weighted combination of the
   configured GMPE sets based on the event’s depth. …
   The results produced by the ShakeMap model module are the product of an
   interpolation scheme based on the statistics of multivariate normal distributions
   (MVN). See Worden et al. (2018) for a discussion of this approach.
   Worden, C.B., E.M. Thompson, J.W. Baker, B.A. Bradley, N. Luco, and D.J. Wald (2018).
   Spatial and Spectral Interpolation of Ground Motion Intensity Measure Observations, Bull.
   Seism. Soc. Am. In press.
   

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10. ShakeMap-Related Research, Development, Operations and Applications
    Session Conveners
    David J. Wald, U.S. Geological Survey,
    Eric M. Thompson, U.S. Geological Survey,
    Charles B. Worden, U.S. Geological Survey,
    ShakeMap Post-Meeting Workshop
    The U. S. Geological Survey will host a workshop on ShakeMap on Friday, 18
    May 2018 following the meeting. The workshop is aimed at ShakeMap
    operators, researchers and core users and will focus on the science and
    software underpinning ShakeMap Version 4, a major re-engineering of the
    entire ShakeMap system.
    Time: Friday, 18 May 2018, 8:30 AM – 5:00 PM.
    

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