Bölgesel Deprem Tehlikesi ve Sismolojik Yaklaşımlar
6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri (M7.8 ve M7.5), Türkiye’nin modern tarihinde en yıkıcı depremlerden biri olarak kaydedilmiştir ve deprem tahmini ile risk azaltma konusundaki ihtiyaçları yeniden vurgulamıştır. Daha önce 1999 İzmit depremi (M7.4), deprem öngörülebilirliği tartışmalarını başlatan bir dönüm noktasıydı; ancak 2023 depremleri, bu konuyu daha acil hale getirmiştir. Bu çalışma, deprem mekanizmalarını, öncül anomalileri, sismik boşluk teorisini ve vatandaş katılımının risk azaltmadaki rolünü incelemektedir. Yapay zekâ (AI) ve makine öğrenimi (ML), büyük veri analiziyle deprem tahminine yenilikler getirmiştir.
Motivasyon: 2019 Notu
Bu çalışma, 18 Eylül 2019’da yazılmış bir nottan ilham almıştır. Notta, bölgesel deprem tehlikesi çoklu fayların etkisiyle değerlendirilmiş; M6, M6.5 ve M7.5 büyüklüğündeki depremlerin birbirinden bağımsız olabileceği, paleosismolojinin tek fay performansına odaklandığı ve probabilistik yaklaşımların ulusal sismik tehlike haritalarında tercih edildiği belirtilmiştir. Bu çalışma, bu fikirleri IMRAD formatında genişletir ve 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. Bu hibrit yaklaşım, deprem verilerini zaman ve mekân boyutunda analiz ederek klasik modellerin tahmin yeteneğini güçlendirmiştir. Ayrıca, derin öğrenme teknikleri, sismik dalga formlarını işleyerek erken uyarı sistemlerinde kullanılabilecek anomali tespitini geliştirmiştir. Bu gelişmeler, "Post-Modern Sismoloji" terimiyle ifade edilebilecek yeni bir dönemi başlatmıştır; bu terim, yapay zekânın sismolojiye getirdiği paradigmatik değişikliği ve teknolojik yenilikleri vurgular.
Q1 Detayı: Farklı ölçeklerdeki verilerin (sismik boşluk, jeokimyasal anomaliler, mikro-deprem örüntüleri) gerçek zamanlı ve çok boyutlu bir risk modelinde entegrasyonu için hangi veri yönetimi protokolleri geliştirilmelidir?
İlgili Videolar
0:00 Giriş11:10 Sismoloji ve Deprem Bilimi Temelleri
11:30 Erken Uyarı Sistemi ve Tahmin Durumu 0:00 Giriş ve Amaç
08:02 Deprem Risk Yönetimi ve Kültürü
16:31 Faylar ve Küçük Depremler 0:00 Giriş
05:45 Bilimsel Katkılar
12:10 Bölgesel Deprem Analizleri 0:00 IRIS Tarayıcı Tanıtımı
00:36 Harita Görünümü ve Renk Kodlama
01:55 Filtreleme Seçenekleri
03:00 Fay Hatları ve Depremler
04:35 3D Görünüm ve Animasyon
Yöntemler
Çalışma, son beş yılda yayımlanmış literatür taramasına dayanmaktadır (2020-2025). Kullanılan anahtar kelimeler şunlardır: "probabilistic seismic hazard analysis", "deterministic seismic hazard analysis", "paleosismology", "machine learning in seismology". Bu terimler, deprem bilimi ve tahmin yöntemleriyle ilgilidir. İncelenen kaynaklarda veri gereksinimleri, kullanılan algoritmalar ve gerçek dünya uygulama örnekleri değerlendirilmiştir. Aşağıda bu kavramlar, herkesin anlayabileceği şekilde açıklanmıştır:
Kavramların Açıklaması
- Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA - Olasılıksal Deprem Tehlike Analizi): Bu yöntem, bir bölgedeki deprem riskini tahmin etmek için olasılıkları kullanır. Örneğin, belirli bir yerde 50 yıl içinde belirli bir büyüklükte deprem olma ihtimalini hesaplar. Bu, farklı fayların ve deprem senaryolarının birleşimiyle çalışır, böylece genel bir risk haritası çıkarılır (örneğin, Field et al., 2023).
- Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA - Belirleyici Deprem Tehlike Analizi): Bu yöntem, belirli bir fayın en kötü senaryo depremini baz alır ve sabit bir risk tahmini yapar. Örneğin, tek bir büyük depremin etkisini hesaplar, ancak diğer olasılıkları göz ardı edebilir (örneğin, Petersen et al., 2024).
- Paleosismology (Paleosismoloji): Bu, eski depremlerin izlerini inceleyerek fayların geçmişteki davranışını anlamayı amaçlar. Toprak katmanlarından alınan verilerle, bir fayın ne kadar sık deprem ürettiği veya en büyük deprem büyüklüğü gibi bilgiler elde edilir (örneğin, Field et al., 2023).
- Machine Learning in Seismology (Sismolojide Makine Öğrenimi): Bu, bilgisayarların deprem verilerini analiz ederek örüntüleri bulmasını sağlar. Örneğin, yapay zekâ modelleri sismik dalgaları inceleyerek depremi önceden haber verebilir (örneğin, Asim et al., 2021).
Post-Modern Sismoloji
"Post-Modern Sismoloji" terimi, yapay zekâ ve makine öğrenimi gibi yeni teknolojilerin sismolojiye entegrasyonuyla başlayan dönemi tanımlamak için kullanılabilir. Bilimsel ve felsefi bağlamda "post-modern" kavramı, mevcut paradigmaların ötesine geçen teknolojik ve kültürel yenilikleri ifade eder. Yapay zekânın sismolojiye katkıları, klasik yöntemlerin temel bilgi sağladığı bir evreden, karmaşık ve analitik teknolojilerin kullanıldığı yeni bir evreye geçişi simgeler. Bu terim, sismolojide paradigmatik bir değişimi yansıtır ve çağdaş yaklaşımları kapsar.
Bu yaklaşımı destekleyen çalışmalarda, klasik yöntemlerin temel bilgi sağladığı, modern yapay zekâ tekniklerinin ise gelişmiş analizlerde kullanıldığı belirtiliyor (örneğin, Li et al., 2023). Ayrıca, yapay zekânın kültürel ve bilimsel etkileri üzerine yapılan tartışmalarda, post-modernite ile teknolojik çağın birleşimi ele alınıyor; bu bağlamda "Post-Modern Sismoloji" örnek teşkil edebilir. Özetle:
- Klasik Sismoloji: Geleneksel yöntemler (paleosismoloji, deterministik analizler vb.).
- Modern Sismoloji: AI ve makine öğrenimi gibi yeni teknolojilerle genişlemiş bilim.
- Post-Modern Sismoloji: Yapay zekânın getirdiği paradigmatik değişiklikle sismolojinin yeni çağı.
Bu tanım, güncel literatürde yaygın olmasa da konsept olarak uygundur ve bilimsel tartışmalarda kullanılabilir. Detaylı felsefi ve bilimsel tartışmalar için aşağıdaki videolar izlenebilir:
Yapay Zeka ve Deprem Tahminleri
0:00 Giriş05:00 Yapay zekânın deprem tahminindeki rolü
15:00 Gelecekteki olasılıklar
Eğitim Videoları
Aşağıda, Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA), Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA), Paleosismology ve Machine Learning in Seismology konularını kapsayan, USGS, IRIS, EarthScope ve Ali Osman Öncel gibi güvenilir kaynaklardan seçilmiş akademik nitelikteki YouTube videoları listelenmiştir. Her videoda önemli zaman damgaları (timestamps) ile kolay erişim sağlanmıştır.
Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA)
- Video: PSHA primer: Seismic hazard calculations Kanal: Cambridge University Press (akademik) Link: https://www.youtube.com/watch?v=eqINSubiQiE Süre: 34:09 Zaman Damgaları: - 0:01 Tanıtım ve PSHA tanımı - 11:00 PSHA hesaplama örnekleri ve formüller - 30:00 Belirsizliğin yönetimi ve logic trees - 33:50 Temel kavramlar özeti
- Video: Deprem Tehlikesi Nasıl Hesaplanır? Basitçe Anlatıyoruz! Kanal: Popüler bilim Link: https://www.youtube.com/watch?v=SLM5Jrqtxg4 Zaman Damgaları: - 0:00 Giriş - 05:15 Olasılıksal deprem tehlikesi açıklaması - 10:30 Depremlerin tekrarlanma dönemleri - 15:45 PSHA'nın genel kullanımı
Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA)
- Video: Deprem Risk Analizi (1) Giriş Kanal: Genel eğitim kanalı Link: https://www.youtube.com/watch?v=NU4C-UNrCwA Zaman Damgaları: - 0:00 DSHA ve PSHA tanımı - 08:30 DSHA'nın temel prensipleri - 12:00 Tek fay analizi ve en kötü senaryo
Paleosismology
- Video: Ali Osman ÖNCEL I İleri Sismoloji (paleosismoloji bölümü dahil olabilir) Link: https://www.youtube.com/watch?v=I0eT_WSHPBA Zaman Damgaları: - 0:00 Giriş - 10:00 Paleosismolojiye giriş ve fay hareketleri - 20:00 Fayların geçmiş depremlerinin analizi
Machine Learning in Seismology
- Video: Machine Learning & AI in Earthquake Science (Örnek) Kanal: IRIS Earthquake Science (genel olarak veri analizi odaklı eğitimler) Link: https://www.youtube.com/watch?v=jlOMdHN_jVA (parça olarak bakılabilir) Zaman Damgaları: - 0:30 Veri analizi ve yapay zeka kullanımı - 02:00 Sismik olayların örüntü analizi - 04:30 Modelleme ve tahminlerin geliştirilmesi
Bu videolar, akademik ve öğretici içerikler sunar ve önerilen ana başlıklar kapsamında zaman damgaları ile kolay erişim sağlar. Özellikle PSHA konusunda Cambridge University Press’in videosu bilimsel derinlik sunarken, diğer videolar sismolojik analiz yöntemleri ve yenilikçi teknolojilere odaklanır.
Klasik ve Modern Sismoloji
“Klasik sismoloji” terimi, geleneksel yöntemleri (örneğin, paleosismoloji ve deterministik analizler) ifade eder ve yapay zekâ öncesi dönemi kapsar. “Modern sismoloji” ise AI ve makine öğrenimi gibi yeni teknolojilerin eklendiği güncel yaklaşımları tanımlar. Yapay zekânın yaygınlaşmasıyla, klasik yöntemler daha çok temel bilgi sağlama amacıyla kullanılmaya başlanmıştır (örneğin, Li et al., 2023).
Bulgular
Güncel bilimsel çalışmalar ve veriler ışığında, literatürde üç ana yaklaşım öne çıkmaktadır:
- Paleosismoloji: Fayların geçmişteki deprem aktivitelerini inceleyerek maksimum deprem büyüklüğü ve tekrarlanma periyodunu belirler. Bu yöntem, tarih öncesi ve tarihsel depremler hakkında doğrudan fiziksel kanıt sağlar (Field et al., 2023).
- Sismolojik Çoklu Fay Yaklaşımı: Bölgesel olarak çok sayıda fayın olasılıksal analizlerle birlikte değerlendirilerek ortak deprem riskinin hesaplanmasıdır. Bu yaklaşım, istatistiksel modellemeler için yeterli uzunluk ve tamamlığa sahip büyük veri tabanlarının kullanılmasını gerektirir. Veri eksikliğinde tek fay üzerine olasılıksal tahminler güvenilir değildir.
- Deterministik ve Olasılıksal Analizlerin Karşılaştırılması: Deterministik analiz, tek bir fay için en kötü senaryo depremine dayanarak sabit bir risk tahmini yapar. Olasılıksal analiz ise farklı deprem senaryolarını birleştirip daha kapsamlı risk tahmini sağlar ve güncel çalışmalar daha çok bu yaklaşımı tercih etmektedir (Petersen et al., 2024).
Ancak, veri tabanındaki sismik verilerin kalitesi ve tamlığı büyük önem taşımaktadır. Özellikle borehole seismology yöntemiyle kuyu içi sismometrelerin kullanılmasıyla, büyüklüğü çok küçük (örneğin M<1) artçı depremler bile kaydedilebilmektedir. Günümüzde yapay zekâ destekli analizlerde, AI ile işlenen veri setlerinin, rasathane verilerinden yaklaşık bir büyüklük birim kadar daha küçük magnitüdde depremleri algılayabildiği gözlemlenmiştir (Li et al., 2023; Asim et al., 2021).
Bu çerçevede, veri tabanı istatistiksel olarak güçlü olduğunda, çoklu fay analizi yerine az sayıdaki fay veya mümkünse tek fay üzerinde olasılıksal tahmin yapmak mümkün hale gelebilir. Özellikle Kaliforniya Fayı boyunca veri tamamlılığı M≥1 düzeyinde olduğu için, 2025 USGS Kaliforniya Deprem Tehlikesi haritasında olasılıksal tahminlerde daha küçük sismik zone büyüklükleri kullanılmaya başlanmış olabilir (Field et al., 2023; Petersen et al., 2024).
Yapay Zekâ Tabanlı Bulgular
AI modelleri, deprem algılama ve tahminde başarılıdır. Derin öğrenme, küresel deprem tetikli heyelanları %82 doğrulukla tahmin ederken, hibrit CL-ETAS modelleri artçı deprem sekanslarını klasik ETAS’tan daha iyi öngörür. Bu modeller, özellikle 2023 Kahramanmaraş depremleri sonrası artçıların modellenmesinde faydalı olmuştur.
Q1 Detayı: Bu entegrasyon için veri füzyonu ve mekânsal analiz yöntemleri neler olmalıdır?
Tartışma
2019 notunda “M6, M6.5 ve M7.5 depremleri birbirinden bağımsız olabilir” ifadesi, farklı fayların veya bir bölgedeki farklı büyüklük kapasitelerinin bağımsız davranışını yansıtır. Bu, Gutenberg-Richter ilişkisiyle çelişmez; bu ilişki genel frekansları kapsarken, bireysel fay davranışları farklılık gösterebilir. 2023 Kahramanmaraş depremleri, bu bağımsızlığın gerçek hayatta nasıl göründüğünü göstermiştir.
Klasik ve AI Yöntemlerinin Karşılaştırması
Klasik yöntemler (örneğin, PSHA) geniş ölçekli risk haritaları için temel sağlar, ancak karmaşık fay etkileşimlerini sınırlı analiz eder. AI yöntemleri ise büyük veri işleme ve anomali tespitiyle üstünlük gösterir, ancak veri kalitesine bağlıdır (örneğin, Zhang et al., 2024).
Geleceğe Yönelik Öneriler
- Hibrit modellerin geliştirilmesi için klasik ve AI yöntemlerin entegrasyonu teşvik edilmelidir.
- FAIR veri paylaşımı standartları ile küresel veri erişimi iyileştirilmelidir; FAIR, verilerin erişilebilir, yeniden kullanılabilir ve güvenilir olmasını sağlayan bir çerçevedir (2016’dan beri uygulanmaktadır, Wilkinson et al., 2016).
APA 7 Formatına Göre Kaynaklar
- Asim, K. M., et al. (2021). Prediction of earthquake using machine learning algorithms. 2021 International Conference on Earthquake Engineering. 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
- 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
- Petersen, M. D., et al. (2024). The 2023 U.S. National Seismic Hazard Model. Earthquake Spectra, 40(1), 123-145. https://doi.org/10.1193/031823EQS067P
- 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
- Öncel, A. O. (2019, Eylül 18). Bölgesel deprem tehlikesi üzerine not [Facebook postu]. Facebook. Erişim adresi: https://www.facebook.com/aooncel/posts/[post-id]
- Wilkinson, M. D., et al. (2016). The FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship. Scientific Data, 3(1), 160018. https://doi.org/10.1038/sdata.2016.18
Comments
Post a Comment