le attività per l`aggiornamento del modello di pericolosità sismica

MPS16: le attività per l’aggiornamento del
modello di pericolosità sismica nazionale
Carlo Meletti, Warner Marzocchi, Dario Albarello, Vera D’Amico,
Lucia Luzi, Francesco Martinelli, Bruno Pace, Maurizio Pignone,
Andrea Rovida, Francesco Visini e il gruppo di lavoro MPS16
Prassi per l’aggiornamento dei modelli di pericolosità sismica
Nazione
Frequenza di
aggiornamento
Ultima
release
USA
6 anni
2014
Canada
5 anni
2010
Nuova Zelanda
10 anni
2012
Italia
5 anni secondo OPCM
3274, poi scomparso
nell’OPCM 3519
20042007
https://ingvcps.wordpress.com
/
Verso MSP16



2013-2014: Attività propedeutiche del CPS in vista
dell’aggiornamento del modello di pericolosità sismica di lungo
termine.
Settembre 2014 e Febbraio 2015: interazione con
Commissione Grandi Rischi su progetto di aggiornamento del
modello
2 Aprile 2015: lancio della call alla comunità nazionale per la
sottomissione di proposte

Maggio 2015: inizio del programma MPS16

Giugno 2015: incontro con ReLuis e Eucentre


Dicembre 2015: rilascio dei primi prototipi e delle prime
elaborazioni
Dicembre 2016: rilascio del modello MPS16
L’intento del CPS è stato quello di coinvolgere
nell’aggiornamento del modello di pericolosità sismica di
riferimento una comunità scientifica più ampia possibile, con la
quale condividere
•
•
•
le scelte operative
le modalità di trattamento dei dati
la valutazione dei risultati
L’attività è stata organizzata in una serie di tavoli di lavoro sui
diversi argomenti, coordinati da ricercatori del CPS insieme a
colleghi esterni ad esso.
Abbiamo individuato un gruppo di persone esperte e disponibili
a contribuire al coordinamento delle singole attività.
MPS16: la Call
Il 2 aprile 20015 è stata lanciata una call sul sito del CPS
e distribuita attraverso alcune mailing list.
La call conteneva:
 una breve descrizione del programma;
 le scadenze e il tipo di sottomissioni attese;
 la lista dei tavoli di lavoro del programma. I contributi
dovevano essere relativi ad una attività prevista dal
tavolo di lavoro, non su attività parziali;
 una breve descrizione della attività previste per ogni
tavolo di lavoro.
La call ha chiuso il 24 aprile 2015.
I tavoli di lavoro
1. Coordinamento del programma MPS16
2. Dati di input (cataloghi, faglie, dati accelerometrici, ecc.)
3. Modelli di sismicità
a. Modelli di sismicità basati su aree sorgente
b. Modelli di sismicità basati su sorgenti sismogenetiche
c. Modelli di sismicità basati su “gridded seismicity”
4. Modelli di attenuazione
5. Implementazione del calcolo e restituzione dei risultati
6. Validazione del modello di pericolosità sismica
INGV CPS (Carlo Meletti e Warner Marzocchi)
Carlo Meletti, Warner Marzocchi, Vera D’Amico, Giuseppe Falcone, Francesco Martinelli,
Matteo Taroni, Francesco Visini.
INGV Milano (Francesca Pacor)
Francesca Pacor, Lucia Luzi, Rodolfo Puglia, Maria D’Amico, Giovanni Lanzano, Chiara
Felicetta (IGAG).
INGV Roma1 (Aybige Akinci)
Aybige Akinci, Nicola D’Agostino, Marianne Métois, Daniele Cheloni, Giulio Selvaggi, Andre
Herrero, Matteo Taroni, Marta Pischiutta.
ICTP Trieste (Antonella Peresan)
Antonella Peresan (CRS-INOGS, SAND Group – ICTP, University of Trieste), Seth Stein
(Northwestern University, Evanston, Illinois, USA), Edward Brooks (Northwestern University,
Evanston, Illinois, USA), Bruce Spencer (Northwestern University, Evanston, Illinois, USA),
Vladimir Kossobokov (IEPT-RAS, Moscow, Russia; IPGP, Paris, France), Anastasia Nekrasova
(IEPT-RAS, Moscow, Russia), Andrea Magrin (SAND Group – ICTP, University of Trieste, Italy),
Giuliano F. Panza (SAND Group – ICTP, University of Trieste, Italy).
Università di Siena (Dario Albarello)
Dario Albarello (UNISI), Laura Peruzza (OGS)
INGV Catania (Raffaele Azzaro)
Raffaele Azzaro (INGV, Osservatorio Etneo-Sezione di Catania), G. Barberi, F. Cannavò, O.
Cocina, S. D’Amico, H. Langer, M. Palano, L. Scarfì, G. Tusa, T. Tuvè (INGV-CT); L. Peruzza, A.
Saraò (INOGS-TS); B. Pace (UNI-CH).
INGV Bologna (Silvia Pondrelli)
Silvia Pondrelli.
Università di Padova (Alessandro Caporali)
Alessandro Caporali, Joaquin Zurutuza, Mauro Bertocco, Emanuele Faccenda.
INOGS Trieste (Alessandro Rebez)
OGS: Alessandro Rebez, Laura Peruzza, Dario Slejko, Tamaro, Denis Sandron, Martina
Busetti, Accaino, Michela Dal Cin, Silvia Ceramicola, Valentina Volpi, Emanuele Lodolo, Dario
Civile, Massimo Zecchin, Marco Mucciarelli; RER: Luca Martelli; UniFI: Sani; CNR IGG: Bonini,
Giacomo Corti; INGV: Marco Santulin, Emanuela Falcucci; UniUD: M. Eliana Poli, Andrea
Zanferrari; CNR-TO: Monegato; UniTS: Anna Del Ben.
Università di Malta (Sebastiano D’Amico)
Sebastiano D’Amico, Pauline Galea
CNR IMATI Milano (Renata Rotondi)
Renata Rotondi, Elisa Varini.
INGV CNT (Roberto Devoti)
Marco Anzidei (CNT), Antonio Avallone (CNT), Adriano Cavaliere (BO), Gianpaolo Cecere
(CNT), Daniele Cheloni (CNT), Nicola D'Agostino (CNT), Ciriaco D'Ambrosio (CNT), Alessandra
Esposito (CNT), Luigi Falco (CNT), Alessandro Galvani (CNT), Grazia Pietrantonio (CNT),
Federica Riguzzi (CNT), Vincenzo Sepe (CNT), Enrico Serpelloni (CNT), Giulio Selvaggi (CNT).
INGV Milano (Andrea Rovida, Romano Camassi, Mario Locati coordinatori)
Filippo Bernardini (INGV Bologna), Carlos Caracciolo (INGV Bologna), Emanuela Ercolani
(INGV Bologna), Paola Albini (INGV Milano), Fabio Luca Bonali (INGV Milano), Marco
Santulin (INGV Milano), Carlo Meletti (INGV Pisa), Vera D’Amico (INGV Pisa), Andrea
Tertulliani (INGV Roma 1), Antonio Rossi (INGV Roma 1), Raffaele Azzaro (INGV Catania),
Salvatore D’Amico (INGV Catania), Alessandro Rebez (OGS).
INGV Roma1 (Salvatore Barba)
Salvatore Barba, Michele Carafa, Matteo Albano
Università di Bologna (Paolo Gasperini)
Paolo Gasperini, Barbara Lolli (INGV Bologna), Gianfranco Vannucci (INGV Bologna).
INGV Milano (Antonio Gomez Capera)
Antonio Gomez Capera, Mario Locati, Marco Massa, Rodolfo Puglia, Marco Santulin.
Università di Genova (Daniele Spallarossa)
Daniele Spallarossa, Simone Barani
Università di Pavia (Carlo Lai)
Carlo Lai, Elisa Zuccolo, Francesca Bozzoni.
INGV Roma1 (Gianluca Valensise)
Salvatore Barba, Roberto Basili, Pierfrancesco Burrato, Michele Carafa, Umberto Fracassi,
Vanja Kastelic, Gabriele Tarabusi, Mara Monica Tiberti, Gianluca Valensise, Paola Vannoli,
Lorenzo Bonini, Carlo Meletti, Francesco Visini,
INGV Roma1 (Maura Murru)
Maura Murru, Giuseppe Falcone.
ISPRA (Eutizio Vittori)
Eutizio Vittori e il Gruppo di Lavoro ITHACA
Quale modello?
1. Copertura nazionale (con livello uniforme di
affidabilità)
2. Suolo roccioso / mappe per singole categorie di suolo
3. Mappa indipendente dal tempo
4. Uscite in termini di spettri di accelerazione,
spostamento, intensità macrosismica (da valutare
uscite in termini di Housner o Arias)
5. Periodi di ritorno tra 30 e 2500 anni (5 – 5000 ?)
6. Accelerazioni spettrali tra 0.05 e 4 secondi
7. …

I diversi tavoli di lavoro lavoreranno in parallelo,
producendo stati di avanzamento che potranno essere
implementati nell’impianto di calcolo per produrre
elaborazioni preliminari dalle quali ottenere indicazioni per i
successivi passi.

In corso d’opera sarà valutata la necessità di istituire
ulteriori attività.

Tutte le attività svolte dai tavoli di lavoro, sia in senso
positivo, sia in senso negativo (opzioni che potranno essere
eventualmente scartate nel corso dei lavori) dovranno
essere rendicontate.

I tavoli di lavoro risponderanno ai coordinatori del CPS.

Le attività minime previste per ogni tavolo di lavoro sono:


Ottobre 2015: un documento che riassuma lo schema
delle attività che saranno svolte;

Dicembre 2015: un documento che riassuma le attività
preliminari con alcune elaborazioni basate su prototipi;

Giugno 2016: un documento finale con dei prodotti
utilizzabili nella costruzione del modello (anche in termini
di formato dei dati).
Febbraio 2016: riunione plenaria di tutto il programma 2016
Organigramma
#
Titolo
Coordinatori
1
Coordinamento del programma MPS16
(Albarello, Iervolino, Pagani, Peruzza)
Marzocchi
Meletti
2
Dati di input
Rovida
Meletti
3
Modelli di sismicità
Pace
Visini
4
Modelli di attenuazione
Luzi
D’Amico V.
5
Implementazione del calcolo e
restituzione dei risultati
Pignone
Martinelli
6
Validazione del modello di pericolosità
sismica
Albarello
Marzocchi
Tavolo di Lavoro 2 – Dati di Input
#
Attività
Proponente
1
Catalogo dei terremoti CPTI
(include completezza e declustering)
INGV Milano (Rovida)
2
Catalogo dell’area etnea
INGV Catania (Azzaro)
3
Elaborazione delle magnitudo strumentali
UNIBO (Gasperini)
4
Stima della completezza statistica del catalogo
CNR IMATI (Rotondi)
5
Tensore momento e modelli di deformazione
INGV Bologna
(Pondrelli)
6
Tensore momento per terremoti di bassa
magnitudo
UNIMalta (S. D’Amico)
7
Modello di velocità geodetiche GPS
INGV CNT (Devoti)
8
Modello di stress drop statico*
UNIPD (Caporali)
9
Database delle faglie sismogenetiche DISS
INGV Roma1 (Burrato)
10
Database delle faglie capaci ITHACA
ISPRA (Vittori)
11
Flat-file di parametri accelerometrici
INGV Milano (Luzi)
12
Conversioni tra parametri del moto del suolo e
intensità macrosismica
INGV Milano (Gomez
Capera)
Tavolo di Lavoro 3 – Modelli di sismicità
Tipologia
Aree
Faglie
Griglia
Miste (Etna)
#
Proponenti
A1
OGS* (Rebez)
A2
CNR IMATI (Rotondi)
A3
INGV (Valensise)
F1
INGV Roma1 (Basili)
F2
INGV Roma1 (Murru)
G1
INGV Roma1 (Akinci)
Frankel approach
G2
INGV Roma1 (Akinci)
Smoothed con “adaptive-radius”
G3
INGV Roma1 (Akinci)
Tassi da dati geodetici
G4
INGV Roma1 (Barba)
Finite element model con ipotesi SHIFT
G5
UNIPV (Lai)
Smoothed seismicity (approccio Woo)
E1
INGV Catania (Azzaro)
Tavolo di Lavoro 5 – Calcolo e restituzione
#
Attività
1
Calcolo
2
Geodatabase
3
I metadati
4
Restituzione
Infrastruttura di calcolo per l’esecuzione dei job
Realizzazione del database geografico che “alimenterà” tutte le possibili uscite
Descriveranno le proprietà, le caratteristiche e la storia del dato, nonché la descrizione dei
singoli campi associati alle tabelle dei dati. Il contenuto informativo dei metadati sarà
conforme agli standard previsti dal Repertorio Nazionale dei Dati Territoriali
•
•
•
•
•
5
restituzione di mappe di pericolosità interattive;
strumenti di ricerca dei dati attraverso i relativi metadati (catalogo);
possibilità di scaricare file contenenti i dati (con opportuni formati) o mappe statiche;
fornitura di servizi web (Web Service) relativi ai dati vettoriali e metadati;
applicazioni per smartphone (?)
Data Policy
Le elaborazioni prodotte dai singoli gruppi di lavoro saranno di proprietà degli stessi e
potranno essere pubblicate in rapporti e pubblicazioni scientifiche.
I risultati finali saranno pubblicati a nome di tutto il Gruppo di Lavoro dai coordinatori dei
tavoli di lavoro.
Verrà definita una licenza da associare ai dati che verranno resi disponibili alla comunità
scientifica ed al pubblico generico.
Infrastruttura di calcolo
Soluzione Xscale di IBM
(soluzione High Density
Server che rimpiazza la
tecnologia Blade)
1 Master
 4 CPU 1.2GHz
 64 GB Ram
 1.9 TB Disco
12 Slave / Nodi
 16 CPU 2 GHz
 16 GB Ram
 3.9 GB Disco
Tavolo 4: GMPEs – Some issues
 Le GMPEs rappresentano una delle maggiori
sorgenti di incertezza nel modello di Pericolosità
 Esistono centinaia di GMPEs già pubblicate
 Il problema è scegliere quelle più adatte e valutare
il loro impatto relativo
GMPEs
This task is in charge of the selection and combination of the GMPEs to be
adopted for the calculation.
The evaluation of GMPEs will consider the accelerometric recordings
available for Italy, for a first rough assignation of the weights, as
performed also in SHARE EU project.
MPS04
Available recent models
 Ambraseys et al., 1996
 Malagnini et al., 2003, 2004
 Sabetta & Pugliese, 1996












 Models for Europe and Middle East
(database RESORCE)
 Models for WUS (database NGA-West2)
Bindi et al., 2011 (Italy)
Faccioli et al., 2014
Akkar et al., 2014
Bindi et al., 2014
Bora et al., 2014
Derras et al., 2014
Hermkes et al., 2014
Abrahamson et al., 2014
Boore et al., 2014
Campbell & Bozorgnia, 2014
Chiou & Youngs, 2014
Idriss, 2014
Tavolo 4: GMPEs - Preselection
Following the criteria of exclusion of Cotton et al (2006) and SHARE
(Delavaud et al.; 2012),
we select for Shallow
Crustal Regions:
•
•
•
Global models
European models
Regional models
We also take into account
the applicability of GMPEs
on Italian dataset:
• Good quality of data,
with poor information on
source geometry and
site condition
(Stewart et al.; 2015)
Tavolo 4: GMPEs - Ranking
La procedura verrà definita in accordo con il tavolo 6
Tavolo 4: GMPEs - Ranking
La procedura verrà definita in accordo con il tavolo 6
Tavolo 4: GMPEs – Il futuro
GMPEs più “fisiche”
Tavolo 6: Testing phase – gli scopi
Perché una fase di test?
Perché è necessario fornire risposte ed un contesto chiaro ad
alcune citazioni recenti…
“PSHA is not science because it cannot be meaningfully tested
against data”
“That PSHA model is wrong…”
“One model is better than another because it predicted higher
shaking where an earthquake is just occurred.
Tavolo 6: Testing phase – gli scopi
 Definire se e come un modello di pericolosità sismica possa
essere confrontato con i dati
 Verificare la consistenza dei modelli di pericolosità, cioè
verificare quanto un modello sia in grado di spiegare bene i dati
che ha utilizzato (ciò viene fatto anche per i modelli di rate)
 Confrontare la capacità dei vari modelli di spiegare i dati
osservati. Questo è essenziale per stabilire delle gerarchie
(ranking/scoring) che potrebbero essere usate per pesare i
vari modelli.
La validazione non è quasi mai possibile (richiede dati
indipendenti dal modello)
Tavolo 6: Testing phase
Are probabilities testable?
The Janus face of probability
(two apparently irreconcilable views of probability)
I am a subjective degree of
belief. I am one single number
that measures the epistemic
uncertainty, that is the only kind
of uncertainty.
I describe a state of knowledge,
and not anything that could be
measured in a physical
experiment. Probability is not a
frequency and it is intrinsically
subjective
I am one single (unknown) number
that reflects the aleatory variability
of the system.
I am an objective quantity
associated with a system model,
and there is no room for
subjectivity that cannot be posed at
the same level as real
measurements. Subjectivity is
fatally unscientific
In this framework, every time that we include subjective expert opinion, the
probabilistic assessment is considered a degree of belief and it becomes untestable
(and not scientific).
Implicitly, this view is rooted on the association SUBJECTIVE–NONSCIENTIFIC
Tavolo 6: Testing phase
Testing phase 1.
We evaluate the consistency of the final MPS16 model using
the data of the ITACA accelerometric database.
We also evaluate the consistency of the seismicity rate models
using the historical seismic catalog
The proper testing methods are still under evaluation
Tavolo 6: Testing phase
Testing phase 3.
The aim is to score different models according to their
pastcasting performances. This may guide the assignments
of the weights.
We consider the final hazard models, the GMPEs and the
seismicity rate models.
Proposed methods
- Parimutuel gambling score
- Scoring method based on loglikelihood (accounting for
the degrees of freedom)
- Scoring method based on percentiles.
Conclusioni
E’ in corso lo sviluppo di un nuovo modello di
pericolosità aggiornato che:
 tenga conto delle nuove conoscenze e dati acquisiti negli
ultimi 10 anni;
 coinvolga un’ampia parte della comunità scientifica;
 fornisca stime consistenti con i dati utilizzati;
 sia trasparente e riproducibile;
 possa essere utile ad un’ampia comunità di potenziali
utilizzatori.
INGV CPS (Carlo Meletti e Warner Marzocchi)
Carlo Meletti, Warner Marzocchi, Vera D’Amico, Giuseppe Falcone, Francesco Martinelli,
Matteo Taroni, Francesco Visini.
INGV Milano (Francesca Pacor)
Francesca Pacor, Lucia Luzi, Rodolfo Puglia, Maria D’Amico, Giovanni Lanzano, Chiara
Felicetta (IGAG).
INGV Roma1 (Aybige Akinci)
Aybige Akinci, Nicola D’Agostino, Marianne Métois, Daniele Cheloni, Giulio Selvaggi, Andre
Herrero, Matteo Taroni, Marta Pischiutta.
ICTP Trieste (Antonella Peresan)
Antonella Peresan (CRS-INOGS, SAND Group – ICTP, University of Trieste), Seth Stein
(Northwestern University, Evanston, Illinois, USA), Edward Brooks (Northwestern University,
Evanston, Illinois, USA), Bruce Spencer (Northwestern University, Evanston, Illinois, USA),
Vladimir Kossobokov (IEPT-RAS, Moscow, Russia; IPGP, Paris, France), Anastasia Nekrasova
(IEPT-RAS, Moscow, Russia), Andrea Magrin (SAND Group – ICTP, University of Trieste, Italy),
Giuliano F. Panza (SAND Group – ICTP, University of Trieste, Italy).
Università di Siena (Dario Albarello)
Dario Albarello (UNISI), Laura Peruzza (OGS)
INGV Catania (Raffaele Azzaro)
Raffaele Azzaro (INGV, Osservatorio Etneo-Sezione di Catania), G. Barberi, F. Cannavò, O.
Cocina, S. D’Amico, H. Langer, M. Palano, L. Scarfì, G. Tusa, T. Tuvè (INGV-CT); L. Peruzza, A.
Saraò (INOGS-TS); B. Pace (UNI-CH).
INGV Bologna (Silvia Pondrelli)
Silvia Pondrelli.
Università di Padova (Alessandro Caporali)
Alessandro Caporali, Joaquin Zurutuza, Mauro Bertocco, Emanuele Faccenda.
INOGS Trieste (Alessandro Rebez)
OGS: Alessandro Rebez, Laura Peruzza, Dario Slejko, Tamaro, Denis Sandron, Martina
Busetti, Accaino, Michela Dal Cin, Silvia Ceramicola, Valentina Volpi, Emanuele Lodolo, Dario
Civile, Massimo Zecchin, Marco Mucciarelli; RER: Luca Martelli; UniFI: Sani; CNR IGG: Bonini,
Giacomo Corti; INGV: Marco Santulin, Emanuela Falcucci; UniUD: M. Eliana Poli, Andrea
Zanferrari; CNR-TO: Monegato; UniTS: Anna Del Ben.
Università di Malta (Sebastiano D’Amico)
Sebastiano D’Amico, Pauline Galea
CNR IMATI Milano (Renata Rotondi)
Renata Rotondi, Elisa Varini.
INGV CNT (Roberto Devoti)
Marco Anzidei (CNT), Antonio Avallone (CNT), Adriano Cavaliere (BO), Gianpaolo Cecere
(CNT), Daniele Cheloni (CNT), Nicola D'Agostino (CNT), Ciriaco D'Ambrosio (CNT), Alessandra
Esposito (CNT), Luigi Falco (CNT), Alessandro Galvani (CNT), Grazia Pietrantonio (CNT),
Federica Riguzzi (CNT), Vincenzo Sepe (CNT), Enrico Serpelloni (CNT), Giulio Selvaggi (CNT).
INGV Milano (Andrea Rovida, Romano Camassi, Mario Locati coordinatori)
Filippo Bernardini (INGV Bologna), Carlos Caracciolo (INGV Bologna), Emanuela Ercolani
(INGV Bologna), Paola Albini (INGV Milano), Fabio Luca Bonali (INGV Milano), Marco
Santulin (INGV Milano), Carlo Meletti (INGV Pisa), Vera D’Amico (INGV Pisa), Andrea
Tertulliani (INGV Roma 1), Antonio Rossi (INGV Roma 1), Raffaele Azzaro (INGV Catania),
Salvatore D’Amico (INGV Catania), Alessandro Rebez (OGS).
INGV Roma1 (Salvatore Barba)
Salvatore Barba, Michele Carafa, Matteo Albano
Università di Bologna (Paolo Gasperini)
Paolo Gasperini, Barbara Lolli (INGV Bologna), Gianfranco Vannucci (INGV Bologna).
INGV Milano (Antonio Gomez Capera)
Antonio Gomez Capera, Mario Locati, Marco Massa, Rodolfo Puglia, Marco Santulin.
Università di Genova (Daniele Spallarossa)
Daniele Spallarossa, Simone Barani
Università di Pavia (Carlo Lai)
Carlo Lai, Elisa Zuccolo, Francesca Bozzoni.
INGV Roma1 (Gianluca Valensise)
Salvatore Barba, Roberto Basili, Pierfrancesco Burrato, Michele Carafa, Umberto Fracassi,
Vanja Kastelic, Gabriele Tarabusi, Mara Monica Tiberti, Gianluca Valensise, Paola Vannoli,
Lorenzo Bonini, Carlo Meletti, Francesco Visini,
INGV Roma1 (Maura Murru)
Maura Murru, Giuseppe Falcone.
ISPRA (Eutizio Vittori)
Eutizio Vittori e il Gruppo di Lavoro ITHACA