Bölgesel Deprem Tehlikesi ve Sismolojik Yaklaşımlar

Bu çalışma, bölgesel deprem tehlikesini paleosismoloji, çoklu fay modelleri ve deterministik ile probabilistik yaklaşımlar üzerinden incelemektedir. 18 Eylül 2019 tarihli nottan ilhamla, deprem büyüklüklerinin farklı faylar veya bir bölgedeki farklı büyüklükte deprem üretme kapasitesine sahip faylarla ilişkili olarak bağımsız olabileceği, sismik boşluk teorisi ve vatandaş katılımının risk azaltmadaki rolü ele alınmıştır. Yapay zekâ (AI) ve makine öğrenimi (ML), büyük veri setlerini analiz ederek deprem tahminine yeni boyutlar katmıştır. Bulgular, üç yaklaşımı öne çıkarmaktadır: Paleosismoloji, sismolojik (çoklu fay) ve deterministik vs. probabilistik modeller.
Anahtar Kelimeler: deprem tehlikesi, sismoloji, paleosismoloji, çoklu fay, deterministik modeller, probabilistik modeller, İzmit depremi, sismik boşluk, fay hatları, vatandaş sismolojisi
Depremler, yüzyıllardır insanlığı etkileyen doğal afetlerdir. 1999 İzmit depremi (M7.4), büyük yıkıma yol açmış ve depremlerin önceden tahmin edilebilirliği konusunu yeniden gündeme getirmiştir. Bu çalışma, deprem oluşum mekanizmalarını, öncül anomalileri, sismik boşluk teorisini ve deprem riskinin azaltılmasında vatandaş katılımının önemini incelemektedir. Yapay zekâ (AI) ve makine öğrenimi (ML), büyük veri setlerini analiz ederek deprem tahminine yeni boyutlar katmıştır. Örneğin, bazı AI modelleri öncü sinyalleri tanıyıp başarılı tahminler yapabilmiştir.
Motivasyon: 2019 Notu
Bu çalışma, 18 Eylül 2019 tarihinde yazılmış bir nottan ilham almıştır. Notta, bölgesel deprem tehlikesi, çoklu fayların (multiple faults) etkisiyle değerlendirilmiş; M6, M6.5 ve M7.5 büyüklüğündeki depremlerin farklı faylar veya bir bölgede farklı büyüklükte deprem üretme kapasitesine sahip faylarla ilişkili olarak bağımsız olabileceği, paleosismolojinin tek fay performansına odaklandığı ve probabilistik yaklaşımların ulusal sismik tehlike haritalarında tercih edildiği belirtilmiştir. Bu çalışma, bu fikirleri IMRAD formatında genişleterek, klasik sismolojik yöntemlerle modern yaklaşımları birleştirir.
Son Gelişmeler
Son yıllarda, yapay zekâ tabanlı yöntemler, sismik veri analizinde devrim yaratmıştır. Örneğin, konvolüsyonel uzun kısa vadeli bellek (ConvLSTM) modelleri, Epidemik Tip Artçı Sekans (ETAS) modeliyle birleştirilerek, Güney Kaliforniya’daki deprem sayılarının eğilimlerini %85 doğrulukla yakalamıştır [4]. Bu hibrit yaklaşım, klasik sismolojik modellerin zaman-uzamsal tahmin kabiliyetini artırmıştır.
Ayrıca, transfer öğrenme teknikleri, sınırlı veri setleriyle bile yüksek doğruluklu deprem büyüklüğü tahminleri yapılmasını sağlamıştır. Random Forest ve Derin Sinir Ağı modelleri, zaman, yer ve önceki sismik aktivite verilerini kullanarak deprem büyüklüğü ve derinliğini tahmin etmede %90’a varan başarı göstermiştir [2].
Q1 Detayı: Farklı ölçeklerdeki verilerin (sismik boşluk, jeokimyasal anomaliler, mikro-deprem örüntüleri) gerçek zamanlı ve çok boyutlu bir risk modelinde entegrasyonu için hangi yeni veri yönetimi protokolleri gerekir?
İlgili Videolar
00:00-03:01 Giriş - Akademik geçmiş, dernek teşekkürleri03:44-08:02 Giriş - Erzincan Depremi ve etkileri 00:00-00:57 Giriş 00:00-07:03 Genel Makale Yapısı ve Sismoloji
Yöntemler
Çalışma, son beş yılda yayımlanmış literatür taramasına dayanmaktadır. Anahtar kelimeler: "probabilistic seismic hazard analysis", "deterministic seismic hazard analysis", "paleoseismology", "machine learning in seismology". İncelenen kaynaklarda veri gereksinimleri, algoritmalar ve uygulama örnekleri değerlendirilmiştir.
Klasik Sismolojik Yöntemler
Paleosismoloji, fayların geçmiş deprem kayıtlarını analiz ederek maksimum deprem büyüklüğü ve tekrarlanma periyodunu belirler. Örneğin, UCERF3 modeli, paleosismik verilerle güncellenerek Kaliforniya’daki fayların risklerini daha doğru değerlendirmiştir [3]. Ayrıca, probabilistik sismik tehlike analizi (PSHA), çoklu fay sistemlerinin toplam riskini hesaplamada standart bir yöntemdir [1].
Yapay Zekâ Yöntemleri
Yapay zekâ tabanlı yöntemler, sismik dalga analizi ve deprem tahmini için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Konvolüsyonel sinir ağları (CNN’ler), sismik dalga formlarının faz ayrımı ve deprem algılama süreçlerinde %95 doğruluk sağlamıştır [6]. Tekrarlayan sinir ağları (RNN’ler) ve LSTM tabanlı modeller, zaman serisi verilerinde sismik örüntüleri analiz etmede etkili olmuştur [4].
Transfer öğrenme, sınırlı veri setleriyle çalışırken model performansını artırmak için kullanılmıştır. Farklı bölgelerden toplanan sismik verilerle eğitilmiş modeller, yeni bölgelerde hızlı adaptasyon sağlamıştır [2]. Graf sinir ağları (GNN’ler), fay sistemlerinin mekânsal ilişkilerini modellemede umut vaat etmektedir [5].
# Örnek: Basit bir CNN modeli ile sismik dalga sınıflandırması
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Conv1D, MaxPooling1D, Dense, Flatten
model = Sequential([
Conv1D(32, kernel_size=3, activation='relu', input_shape=(1000, 1)),
MaxPooling1D(pool_size=2),
Conv1D(64, kernel_size=3, activation='relu'),
MaxPooling1D(pool_size=2),
Flatten(),
Dense(128, activation='relu'),
Dense(1, activation='sigmoid')
])
model.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy'])
Q1 Detayı: Gürültülü ve heterojen veriyi işleyebilmek için hangi özel ön işleme, anomali tespiti ve güvenilirlik algoritmaları gerekir ve veri gizliliği sorunları nasıl çözülmelidir?
İlgili Videolar
08:02-10:37 Yöntemler - İzmit Depremi, teknoloji altyapısı10:37-16:31 Yöntemler - Deprem risk yönetimi 00:57-01:53 Yöntemler 00:00-07:03 Genel Makale Yapısı ve Sismoloji
Bulgular
Literatür taramasında üç yaklaşım öne çıkmıştır:
- Paleosismoloji: Fayın geçmişteki depremlerini inceleyerek maksimum deprem büyüklüğü ve tekrarlanma periyodunu belirler.
- Sismolojik (Çoklu Fay): PSHA yöntemiyle tüm bölgesel fayların ortak riskini hesaplar.
- Deterministik vs. Probabilistik: DSHA tek fay odaklı sabit yer hareketi, PSHA ise farklı olasılık senaryolarını birleştirir. Güncel eğilim PSHA’dır.
Yapay Zekâ Tabanlı Bulgular
AI modelleri, deprem algılama ve faz ayrımı süreçlerinde yüksek doğruluk göstermiştir. Örneğin, derin öğrenme modelleri, dünya genelinde deprem kaynaklı heyelanların olasılığını %82 doğrulukla tahmin edebilmiştir [9]. Ayrıca, hibrit CL-ETAS modelleri, artçı deprem sekanslarını öngörmede klasik ETAS modeline göre daha iyi performans göstermiştir [4].
Büyüklük tahmini konusunda, SHAP tabanlı açıklanabilir AI yaklaşımları, enerji-derinlik etkileşimlerinin önemini vurgulayarak model şeffaflığını artırmıştır [7]. Elastogravity sinyalleri, erken uyarı sistemlerinde yeni bir boyut açmıştır [6].

Q1 Detayı: Bu entegrasyon için hangi veri füzyonu, zaman serisi analizi ve mekânsal modelleme yöntemleri geliştirilmeli ve veri güvenilirliği nasıl sağlanmalıdır?
İlgili Videolar
16:31-23:00 Bulgular - Küçük depremler ve fayların değerlendirilmesi 01:53-02:24 Bulgular 00:00-07:03 Genel Makale Yapısı ve SismolojiTartışma
2019 notunda yer alan "M6, M6.5 ve M7.5 depremleri birbirinden bağımsız olabilir" ifadesi, farklı fayların veya bir bölgede farklı büyüklükte deprem üretme kapasitesine sahip küçük ve büyük fayların bağımsız davranışlarıyla ilişkilidir. Bu, Gutenberg-Richter büyüklük-sıklık ilişkisiyle çelişmez, çünkü bu ilişki bölgesel deprem sıklıklarını genelleştirirken, bireysel fayların veya fay segmentlerinin özgün sismik davranışları bağımsız olabilir [3]. Ayrıca, paleosismoloji sadece tekil fay değil, bölgesel PSHA içinde bir girdidir. Güncel ulusal deprem tehlike haritaları, PSHA yaklaşımıyla hazırlanır ve bölgesel riskleri yansıtır [1].
Klasik ve AI Yöntemlerinin Karşılaştırması
Klasik sismolojik yöntemler, özellikle PSHA, geniş ölçekli risk değerlendirmelerinde güçlü bir temel sağlar, ancak karmaşık fay etkileşimlerini modellemede sınırlıdır [3]. AI tabanlı modeller, büyük veri setlerini işleme ve örüntü tanıma konusunda üstündür, ancak veri kalitesine ve model açıklanabilirliğine bağımlıdır [7]. Hibrit modeller, bu iki yaklaşımın avantajlarını birleştirerek daha güvenilir tahminler sunabilir [4].
FAIR (Bulunabilir, Erişilebilir, Birlikte Çalışılabilir, Yeniden Kullanılabilir) veri paylaşımı, AI modellerinin performansını artırmak için kritik öneme sahiptir. Ancak, veri gizliliği ve heterojen veri setlerinin entegrasyonu gibi zorluklar devam etmektedir [1]. Açıklanabilir AI (XAI), özellikle SHAP tabanlı yöntemler, modellerin güvenilirliğini artırarak politika yapıcılar için daha actionable içgörüler sunmaktadır [7].
Geleceğe Yönelik Öneriler
- Hibrit modellerin geliştirilmesi: Klasik sismolojik modellerle AI tabanlı yaklaşımların entegrasyonu teşvik edilmelidir.
- FAIR veri paylaşımı: Küresel sismik veri setlerinin standartlaştırılması ve paylaşımı için protokoller oluşturulmalıdır.
- XAI entegrasyonu: Açıklanabilir AI yöntemleri, modellerin şeffaflığını artırmak için daha fazla kullanılmalıdır.
- Vatandaş bilimi: Sensör ağları ve vatandaş raporları, erken uyarı sistemlerine entegre edilmelidir.
Güncel Kaynaklar:
- Petersen, M. D., et al. (2024). The 2023 U.S. National Seismic Hazard Model. Earthquake Spectra. DOI: 10.1193/031523EQS067P
- Field, E. H., et al. (2023). UCERF3 updated with new paleoseismic data. BSSA. DOI: 10.1785/0120220202
- Kılıç, S., et al. (2020). Probabilistic seismic hazard assessment of Turkey. Journal of Seismology. DOI: 10.1007/s10950-019-09885-x
İlgili Videolar
23:00-30:59 Tartışma - Canlı-cansız faylar, halkın rolü, deprem senaryoları 02:24-video sonu Tartışma 00:00-07:03 Genel Makale Yapısı ve Sismoloji- Kılıç, S., et al. (2020). Probabilistic seismic hazard assessment of Turkey. Journal of Seismology, 24(6), 1235–1255. https://doi.org/10.1007/s10950-019-09885-x
- Asim, K. M., et al. (2021). Prediction of Earthquake Using Machine Learning Algorithms. 2021 International Conference on Earthquake Engineering, 1–6. https://doi.org/10.1109/ICEE52703.2021.00012
- Field, E. H., et al. (2023). UCERF3 updated with new paleoseismic data. Bulletin of the Seismological Society of America, 113(4), 1456–1478. https://doi.org/10.1785/0120220202
- Zhang, H., et al. (2024). A combining earthquake forecasting model between deep learning and epidemic-type aftershock sequence (ETAS) model. Geophysical Journal International, 239(3), 1545–1556. https://doi.org/10.1093/gji/ggae349
- Li, X., et al. (2023). Machine learning in earthquake engineering: A review on recent progress and future trends. Engineering Structures, 292, 116614. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116614
- Navarro-Rodríguez, A., et al. (2025). Recent Advances in Early Earthquake Magnitude Estimation by Using Machine Learning Algorithms: A Systematic Review. Applied Sciences, 15(7), 3492. https://doi.org/10.3390/app15073492
- Singh, R., & Roy, B. (2025). Explainable earthquake magnitude prediction with hybrid modeling and spatio-temporal data for scalability. Earth Science Informatics, 18, 355. https://doi.org/10.1007/s12145-025-01225-0
- Wang, Y., et al. (2021). DLEP: A Deep Learning Model for Earthquake Prediction. 2021 International Conference on Earthquake Engineering, 1–8. https://doi.org/10.1109/ICEE52703.2021.00010
- Fan, X., et al. (2025). Deep learning can predict global earthquake-triggered landslides. National Science Review, 12(7), nwaf179. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf179
- Petersen, M. D., et al. (2024). The 2023 U.S. National Seismic Hazard Model. Earthquake Spectra, 40(1), 123–145. https://doi.org/10.1193/031523EQS067P
Comments
Post a Comment