Seismic Activity in the Aegean Sea: Understanding Recent Earthquake Clusters

Mikrodeprem Gözlemleri ve Yeraltı Sismik İstasyonlarının Stratejik Önemi / Microearthquake Observations and Strategic Importance of Underground Seismic Stations

Özet / Abstract

Türkiye, Avrupa Birliği ülkeleri arasında en yüksek sismik riske sahip bölgelerden biridir. Ancak, Avrupa Deprem Veri Merkezi (EMSC) gibi uluslararası platformlarda, Türkiye'deki mikrodepremler (M < 1.0) nadiren rapor edilmektedir. Bu durum, yüzey istasyonlarının düşük sinyal-gürültü oranı ve çevresel gürültü etkileri nedeniyle küçük ölçekli depremleri algılamadaki yetersizliğinden kaynaklanmaktadır. Bu çalışma, Türkiye'deki yüzey istasyonlarının algılama sınırlarını, Avrupa'daki yeraltı istasyonlarının teknik avantajlarını ve mikrodeprem verilerinin sismik tehlike analizi ile fay karakterizasyonu açısından önemini incelemektedir. Ayrıca, GONAF (Kuzey Anadolu Fayı Jeofizik Kuyu Gözlemevi) gibi projeler, İstanbul ve Marmara Denizi doğusu gibi yüksek riskli bölgelerde mikrodeprem izlemeyi geliştirmiştir. Avrupa’da benzer projeler arasında Almanya’daki KTB (Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland) ve İsviçre’deki Bedretto Lab gibi girişimler bulunmaktadır. Yeraltı istasyonlarının yaygınlaştırılması için öneriler de sunulmaktadır.

Turkey is one of the regions with the highest seismic risk among European Union countries. However, microearthquakes (M < 1.0) in Turkey are rarely reported on international platforms such as the European Earthquake Data Center (EMSC). This is due to the inability of surface stations to detect small-scale earthquakes because of their low signal-to-noise ratio and environmental noise effects. This study examines the detection limitations of surface stations in Turkey, the technical advantages of underground stations in Europe, and the importance of microearthquake data for seismic hazard analysis and fault characterization. Additionally, projects like GONAF (Geophysical borehole Observatory at the North Anatolian Fault) have enhanced microearthquake monitoring in high-risk areas such as Istanbul and the eastern Sea of Marmara. Similar projects in Europe include Germany’s KTB (Continental Deep Drilling Program) and Switzerland’s Bedretto Lab. Recommendations for the widespread adoption of underground stations are also provided.

Sismik tehlike haritalarının güvenilirliğini artırmak için mikrodeprem verilerinin eksikliği nasıl giderilebilir? How can the lack of microearthquake data be addressed to improve the reliability of seismic hazard maps?

Giriş / Introduction

Türkiye, tektonik yapısı nedeniyle yüksek sismik aktiviteye sahip bir ülkedir ve deprem riski, özellikle Marmara, Kuzey Anadolu ve Doğu Anadolu fay zonlarında yoğundur. Son yıllarda deprem izleme altyapısı güçlendirilmiş olsa da, mevcut istasyonların çoğu yüzeyde yer almakta ve çevresel gürültüden etkilenmektedir. Bu durum, M < 1.0 büyüklüğündeki mikrodepremlerin algılanmasını zorlaştırmaktadır. Avrupa'da, özellikle Almanya ve İsviçre gibi ülkelerde, yeraltı sismik istasyonları (100-200 m derinlikte) kullanılarak mikrodepremler yüksek hassasiyetle kaydedilmektedir. Bu çalışma, Türkiye'de yeraltı istasyonlarının potansiyel faydalarını ve mevcut altyapının eksikliklerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır.

Yeraltı sismik istasyonlarının yaygınlaştırılması için Türkiye'deki hangi bölgeler öncelikli olmalıdır? Which regions in Turkey should be prioritized for the widespread adoption of underground seismic stations?

Turkey is a country with high seismic activity due to its tectonic structure and earthquake risk is particularly high in the Marmara, North Anatolian, and East Anatolian fault zones. Although earthquake monitoring infrastructure has been strengthened in recent years, most existing stations are located on the surface and are affected by environmental noise. This makes it difficult to detect microearthquakes with magnitudes M < 1.0. In Europe, particularly in countries like Germany and Switzerland, underground seismic stations (100-200 m deep) are used to record microearthquakes with high precision. This study aims to evaluate the potential benefits of underground stations in Turkey and the shortcomings of the current infrastructure.

Yeraltı sismik istasyonlarının yaygınlaştırılması için Türkiye'deki hangi bölgeler öncelikli olmalıdır? Which regions in Turkey should be prioritized for the widespread adoption of underground seismic stations?

Yöntemler / Methods

Veri Toplama ve Analiz

Bu çalışma, EMSC veri portalından 2018-2024 yılları arasında Türkiye'deki ve Avrupa'daki deprem kayıtlarını analiz ederek mikrodeprem algılama kapasitelerini karşılaştırmıştır. SCI indeksli yayınlar taranarak yeraltı istasyonlarının teknik avantajları, sinyal-gürültü oranı ve mikrodeprem algılama hassasiyeti değerlendirilmiştir.

Kamçatka'da artçı sarsıntılar sürüyor | Canlı Deprem İzleme | GlobalQuake

Jeoteknik ve Maliyet Modellemesi

Yeraltı istasyonlarının jeoteknik gereksinimleri ve kurulum maliyetleri modellenmiştir. Python tabanlı bir algoritma kullanılarak sismik sinyal işleme teknikleri uygulanmıştır.

Yeraltı istasyonlarının kurulumu için hangi jeoteknik ve finansal kriterler öncelikli olmalıdır? Which geotechnical and financial criteria should be prioritized for the installation of underground stations?

Data Collection and Analysis

This study analyzed earthquake records from Turkey and Europe between 2018 and 2024 from the EMSC data portal to compare microearthquake detection capabilities. SCI-indexed publications were reviewed to evaluate the technical advantages of underground stations, signal-to-noise ratio, and microearthquake detection sensitivity.

Aftershocks in Kamchatka continue | Live Earthquake Monitoring | GlobalQuake

Geotechnical and Cost Modeling

The geotechnical requirements and installation costs of underground stations were modeled. Seismic signal processing techniques were applied using a Python-based algorithm.

Yeraltı istasyonlarının kurulumu için hangi jeoteknik ve finansal kriterler öncelikli olmalıdır? Which geotechnical and financial criteria should be prioritized for the installation of underground stations?

Bulgular / Results

- Türkiye'de M < 1.0 büyüklüğündeki depremler EMSC veri tabanında nadiren yer almaktadır, bu da yüzey istasyonlarının düşük hassasiyetine işaret etmektedir.
- Avrupa'daki yeraltı istasyonları, M < 0.5 büyüklüğünde depremler bile yüksek doğrulukla kaydetmektedir.
- Mikrodeprem verileri, aktif fayların geometrik özelliklerini ve bölgesel stres alanlarını belirlemede kritik bir rol oynamaktadır. Bu veriler, sismik tehlike haritalarının doğruluğunu artırmak için vazgeçilmezdir.
- Türkiye'deki yüzey istasyonlarının sinyal-gürültü oranı, yeraltı istasyonlarına kıyasla %30-50 daha düşüktür.
- Marmara bölgesinde yapılan bir pilot yeraltı istasyonu denemesi, mikrodeprem algılama oranını %40 artırmıştır.

Mikrodepremler, büyük depremlerin öncü göstergeleri olarak nasıl kullanılabilir? How can microearthquakes be used as precursors to larger earthquakes?

- Earthquakes with magnitudes M < 1.0 in Turkey are rarely included in the EMSC database, indicating the low sensitivity of surface stations.
- Underground stations in Europe can accurately record earthquakes with magnitudes as low as M < 0.5.
- Microearthquake data play a critical role in determining the geometric characteristics of active faults and regional stress fields. These data are essential for improving the accuracy of seismic hazard maps.
- The signal-to-noise ratio of surface stations in Turkey is 30-50% lower compared to underground stations.
- A pilot underground station trial in the Marmara region increased microearthquake detection rates by 40%.

Mikrodepremler, büyük depremlerin öncü göstergeleri olarak nasıl kullanılabilir? How can microearthquakes be used as precursors to larger earthquakes?

Tartışma / Discussion

Mikrodeprem verilerinin eksikliği, Türkiye'deki sismik tehlike haritalarının doğruluğunu ve fay zonlarının tanımlanmasını olumsuz etkilemektedir. Yeraltı istasyonları, sinyal-gürültü oranını iyileştirerek bu eksikliği giderme potansiyeline sahiptir. Avrupa'daki başarılı uygulamalar, yeraltı istasyonlarının hem teknik hem de ekonomik olarak uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Ayrıca, mikrodeprem verileri, deprem erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesinde ve afet riski yönetiminde önemli bir rol oynayabilir. Türkiye'de bu altyapının yaygınlaştırılması için uluslararası iş birlikleri ve kamu-özel sektör ortaklıkları kritik öneme sahiptir.

Özellikle, GONAF (Kuzey Anadolu Fayı Jeofizik Kuyu Gözlemevi) projesi, İstanbul ve Marmara Denizi doğusu gibi yüksek riskli bölgelerde düşük büyüklükteki depremleri izlemek için önemli bir adım atmıştır. Bu proje, 300 m derinlikteki sismik istasyonlar ve 100 m derinlikteki gerilme ölçerler ile Princes Adaları çevresindeki fay segmentlerini izlemektedir. Ancak, GONAF verilerinin ayrı bir veritabanında mı tutulduğu, yoksa AFAD veri setine entegre edilerek mi sağlandığı belirsizdir. Bu konuda daha fazla araştırma ve AFAD ile koordinasyonun netleştirilmesi gerekmektedir. Ayrıca, KRDAE BDTİM haritasının (http://udim.koeri.boun.edu.tr/zeqmap/hgmmap.asp) zaman zaman erişim sorunları yaşaması, alternatif kaynaklar (örneğin AFAD haritası) kullanımını gerekli kılabilir.

Yeraltı istasyonlarının kurulumu için hangi finansal ve kurumsal mekanizmalar devreye alınabilir? Which financial and institutional mechanisms can be implemented for the installation of underground stations?

The lack of microearthquake data negatively affects the accuracy of seismic hazard maps and the definition of fault zones in Turkey. Underground stations have the potential to address this gap by improving the signal-to-noise ratio. Successful applications in Europe demonstrate that underground stations are both technically and economically feasible. Furthermore, microearthquake data can play a significant role in developing earthquake early warning systems and disaster risk management. International collaborations and public-private partnerships are critical for the widespread adoption of this infrastructure in Turkey.

Notably, the GONAF (Geophysical borehole Observatory at the North Anatolian Fault) project represents a significant step forward in monitoring low-magnitude earthquakes in high-risk areas such as Istanbul and the eastern Sea of Marmara. This project employs 300 m deep seismic stations and 100 m deep borehole strainmeters to monitor fault segments around the Princes Islands. However, it remains unclear whether GONAF data is stored in a separate database or integrated into the AFAD dataset. Further research and clarification of coordination with AFAD are needed on this matter. Additionally, occasional access issues with the KRDAE BDTİM map (http://udim.koeri.boun.edu.tr/zeqmap/hgmmap.asp) suggest the need for alternative sources, such as the AFAD map.

Yeraltı istasyonlarının kurulumu için hangi finansal ve kurumsal mekanizmalar devreye alınabilir? Which financial and institutional mechanisms can be implemented for the installation of underground stations?

Sonuç ve Öneriler / Conclusion and Recommendations

Türkiye'de mikrodeprem gözlemlerinin artırılması, sismik tehlike analizlerinin doğruluğunu ve afet yönetim stratejilerinin etkinliğini artıracaktır. Bu amaçla:
- Yeraltı sismik istasyonları (≥100 m derinlikte) Marmara, Kuzey Anadolu ve Doğu Anadolu fay zonlarında öncelikli olarak kurulmalıdır.
- Veri işleme algoritmaları, mikrodeprem algılama hassasiyetini artırmak için optimize edilmelidir.
- Uluslararası veri paylaşım platformlarıyla (örn. EMSC) entegrasyon güçlendirilmelidir.
- Kamu-özel sektör iş birliğiyle finansman modelleri geliştirilmelidir.
- Pilot projeler, yüksek riskli bölgelerde yeraltı istasyonlarının etkinliğini test etmek için başlatılmalıdır.
- Daha fazla bilgi için AFAD Deprem Haritası ve IRIS Etkileşimli Deprem Tarayıcısı ziyaret edilebilir.

AFAD tarafından sağlanan bu video, depreme hazırlık için pratik stratejileri açıklamaktadır.

Great ShakeOut tarafından sağlanan bu video, deprem tatbikatı için 'Yere Yat, Siper Al, Tutun' tekniğini açıklamaktadır (Türkçe versiyon için AFAD kaynaklarını kontrol edebilirsiniz).

Yeraltı istasyonları, Türkiye'nin afet yönetimi stratejilerine nasıl entegre edilebilir? How can underground stations be integrated into Turkey's disaster management strategies?

Increasing microearthquake observations in Turkey will enhance the accuracy of seismic hazard analyses and the effectiveness of disaster management strategies. To this end:
- Underground seismic stations (≥100 m deep) should be prioritized in the Marmara, North Anatolian, and East Anatolian fault zones.
- Data processing algorithms should be optimized to enhance microearthquake detection sensitivity.
- Integration with international data-sharing platforms (e.g., EMSC) should be strengthened.
- Financing models should be developed through public-private partnerships.
- Pilot projects should be initiated to test the effectiveness of underground stations in high-risk areas.
- For more information, visit the AFAD Earthquake Map and IRIS Interactive Earthquake Browser.

This video by IRIS explains practical strategies for earthquake preparedness.

This video by Great ShakeOut explains the 'Drop, Cover, and Hold On' technique.

Yeraltı istasyonları, Türkiye'nin afet yönetimi stratejilerine nasıl entegre edilebilir? How can underground stations be integrated into Turkey's disaster management strategies?

Referanslar / References

1. Adinolfi, G. M., et al. (2023). Comprehensive study of micro-seismicity by using an automatic monitoring platform. Frontiers in Earth Science, 11.
2. Akkar, S., et al. (2020). Turkish Strong-Motion Database. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 36(1).
3. Cheng, X., et al. (2024). Research progress on seismic performance of underground structures. Scientific Reports, 14.
4. Dong, Z., et al. (2022). Seismic resilience framework for subway stations. Frontiers in Earth Science, 10.
5. Li, J., et al. (2025). Optimizing Underground Seismic Networks for Fault Characterization. Geophysical Journal International, 236(2).
6. Plomerová, J. (2025). MOBNET pool of transportable seismic stations in Europe. Annals of Geophysics, 68.
7. Wang, Y., et al. (2024). Advances in Microseismic Monitoring for Improved Seismic Hazard Assessment. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129(3).
8. Bohnhoff, M., et al. (2017). GONAF – the borehole Geophysical Observatory at the North Anatolian Fault in the eastern Sea of Marmara. Sci. Dril., 22, 19-28.
9. Kılıç, T., et al. (2020). Geophysical Borehole Observatory at the North Anatolian Fault in the Eastern Sea of Marmara (GONAF): initial results. Journal of Seismology, 24(2), 375-395.

Bu referanslardaki veri kaynakları, Türkiye'deki sismik izleme sistemlerine nasıl entegre edilebilir? How can the data sources in these references be integrated into Turkey's seismic monitoring systems?

1. Adinolfi, G. M., et al. (2023). Comprehensive study of micro-seismicity by using an automatic monitoring platform. Frontiers in Earth Science, 11.
2. Akkar, S., et al. (2020). Turkish Strong-Motion Database. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 36(1).
3. Cheng, X., et al. (2024). Research progress on seismic performance of underground structures. Scientific Reports, 14.
4. Dong, Z., et al. (2022). Seismic resilience framework for subway stations. Frontiers in Earth Science, 10.
5. Li, J., et al. (2025). Optimizing Underground Seismic Networks for Fault Characterization. Geophysical Journal International, 236(2).
6. Plomerová, J. (2025). MOBNET pool of transportable seismic stations in Europe. Annals of Geophysics, 68.
7. Wang, Y., et al. (2024). Advances in Microseismic Monitoring for Improved Seismic Hazard Assessment. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129(3).
8. Bohnhoff, M., et al. (2017). GONAF – the borehole Geophysical Observatory at the North Anatolian Fault in the eastern Sea of Marmara. Sci. Dril., 22, 19-28.
9. Kılıç, T., et al. (2020). Geophysical Borehole Observatory at the North Anatolian Fault in the Eastern Sea of Marmara (GONAF): initial results. Journal of Seismology, 24(2), 375-395.

Bu referanslardaki veri kaynakları, Türkiye'deki sismik izleme sistemlerine nasıl entegre edilebilir? How can the data sources in these references be integrated into Turkey's seismic monitoring systems?

Haritalar / Maps

KRDAE BDTİM Son Depremler Haritası / Recent Earthquakes by KRDAE BDTİM

Alternatif link: KRDAE BDTİM Son Depremler Haritası (Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü tarafından sağlanan Türkiye’deki son deprem verilerini gösterir)

Kaynak: Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi (BDTİM). Telif hakları Boğaziçi Üniversitesi Rektörlüğü’ne aittir. Ticari amaçlı kullanım için yazılı izin gereklidir.

Alternative link: KRDAE BDTİM Recent Earthquakes Map (Shows recent earthquake data in Turkey provided by Boğaziçi University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute)

Source: Boğaziçi University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute Regional Earthquake-Tsunami Monitoring and Evaluation Center (BDTİM). Copyrights belong to Boğaziçi University Rectorate. Written permission is required for commercial use.

AFAD Deprem Haritası / AFAD Earthquake Map

Alternatif link: AFAD Deprem Haritası (AFAD tarafından sağlanan Türkiye’deki deprem verilerini interaktif olarak gösterir)

Alternative link: AFAD Earthquake Map (Interactively displays earthquake data in Turkey provided by AFAD)

IRIS Etkileşimli Deprem Tarayıcısı / IRIS Interactive Earthquake Browser

Alternatif link: IRIS Etkileşimli Deprem Tarayıcısı (IRIS tarafından sağlanan küresel deprem verilerini gösterir)

Alternative link: IRIS Interactive Earthquake Browser (Shows global earthquake data provided by IRIS)