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Estimation of Hypocentral Parameters of Regional Earthquakes Using a Fuzzy Logic Approach
Pure and Applied Geophysics ( IF 2 ) Pub Date : 2019-12-16 , DOI: 10.1007/s00024-019-02392-0
Hüseyin Gökalp

This study presents improvements on the hypocentral location method using the fuzzy logic approach proposed by Lin and Sanford (Bulletin of the Seismological Society of America 91:82–93, 2001 ) in resolving regional earthquakes location. In addition to trying to determine epicentral parameters of the earthquake, focal depths are also attempted utilizing this method in a three-dimensional (3D) space. In this study, instead of P- and S- wave models, a trapezoidal membership function constructed by the direct use of travel time difference between the two stations for P - and S - arrival times was utilized. In this procedure, it is not necessary to precisely know the velocity structure of the studied area in order to map the uncertainties in arrival-times into the fuzzy logic space. The location determination process was performed with the defuzzification of only the grid points having the membership value of 1 obtained by normalizing all the maximum fuzzy output values of the highest values which gives more reliable epicentral locations for both real and synthetic earthquakes. The results show that this method for epicentral estimation works well if the depth of the earthquake is sufficiently shallow and according to the distance between the event and seismic network. In this method of hypocenter determination, firstly, epicenter coordinates are determined, then the hypocenter location is found by considering only the epicentral area in 3D. In the case of very shallow events (e.g., h < 10 km), the estimation of the focal depth using this method seems to fail, causing faulty results in the hypocenter coordinates; however, the estimation of epicentral coordinates is successful in giving a more reasonable epicentral location. Otherwise, the obtained results would be reversed. Consequently, the deeper the focal depth, the better the hypocenter location, but a worse epicenter determination. This method is only valid in the hypocentral location of the earthquake occurring in the upper crust because only primarily the arrivals of Pg and Sg on the seismograms and a half-space velocity model are used. The hypocenter locations of some selected shallow earthquakes that occurred in the south east of the Aegean Sea have been determined by this method with results that are highly comparable with those obtained by other seismic agencies.

中文翻译:

使用模糊逻辑方法估计区域地震的震源参数

本研究使用 Lin 和 Sanford (Bulletin of the Seismological Society of America, 91:82–93, 2001) 提出的模糊逻辑方法对震源定位方法进行了改进,以解决区域地震定位。除了试图确定地震的震中参数之外,还尝试在三维 (3D) 空间中利用这种方法来确定震源深度。在这项研究中,不是 P 波和 S 波模型,而是使用了梯形隶属函数,该函数通过直接使用两个站之间的旅行时间差来构建 P 波和 S 波到达时间。在这个过程中,为了将到达时间的不确定性映射到模糊逻辑空间,没有必要精确地知道研究区域的速度结构。位置确定过程仅对隶属度值为 1 的网格点进行去模糊化,该网格点是通过对最高值的所有最大模糊输出值进行归一化而获得的,从而为真实地震和合成地震提供更可靠的震中位置。结果表明,如果地震深度足够浅并且根据事件与地震台网之间的距离,这种震中估计方法效果很好。在这种确定震源的方法中,首先确定震中坐标,然后仅考虑3D 中的震中区域来确定震源位置。在非常浅的事件(例如,h < 10 km)的情况下,使用这种方法估计震源深度似乎失败,导致震源坐标的错误结果;然而,震中坐标的估计成功地给出了更合理的震中位置。否则,获得的结果将被颠倒。因此,震源深度越深,震中位置越好,但震中确定越差。该方法仅适用于发生在上地壳的地震的震源位置,因为主要仅使用 Pg 和 Sg 在地震图上的到达和半空速模型。通过这种方法确定了发生在爱琴海东南部的一些选定浅层地震的震源位置,其结果与其他地震机构获得的结果具有高度可比性。获得的结果将被逆转。因此,震源深度越深,震中位置越好,但震中确定越差。该方法仅适用于发生在上地壳的地震的震源位置,因为主要仅使用 Pg 和 Sg 在地震图上的到达和半空速模型。通过这种方法确定了发生在爱琴海东南部的一些选定浅层地震的震源位置,其结果与其他地震机构获得的结果具有高度可比性。获得的结果将被逆转。因此,震源深度越深,震中位置越好,但震中确定越差。该方法仅适用于发生在上地壳的地震的震源位置,因为主要仅使用 Pg 和 Sg 在地震图上的到达和半空速模型。这种方法确定了发生在爱琴海东南部的一些选定浅层地震的震源位置,其结果与其他地震机构获得的结果具有高度可比性。该方法仅适用于发生在上地壳的地震的震源位置,因为主要仅使用 Pg 和 Sg 在地震图上的到达和半空速模型。通过这种方法确定了发生在爱琴海东南部的一些选定浅层地震的震源位置,其结果与其他地震机构获得的结果具有高度可比性。该方法仅适用于发生在上地壳的地震的震源位置,因为主要仅使用 Pg 和 Sg 在地震图上的到达和半空速模型。通过这种方法确定了发生在爱琴海东南部的一些选定浅层地震的震源位置,其结果与其他地震机构获得的结果具有高度可比性。
更新日期:2019-12-16
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