@phdthesis{Bora2015,
  author    = {Bora, Sanjay Singh},
  title     = {Regionally adaptable ground-motion Prediction Equations (GMPEs) for seismic hazard analysis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-88806},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiv, 138},
  year      = {2015},
  abstract  = {Adjustment of empirically derived ground motion prediction equations (GMPEs), from a data- rich region/site where they have been derived to a data-poor region/site, is one of the major challenges associated with the current practice of seismic hazard analysis. Due to the fre- quent use in engineering design practices the GMPEs are often derived for response spectral ordinates (e.g., spectral acceleration) of a single degree of freedom (SDOF) oscillator. The functional forms of such GMPEs are based upon the concepts borrowed from the Fourier spectral representation of ground motion. This assumption regarding the validity of Fourier spectral concepts in the response spectral domain can lead to consequences which cannot be explained physically. In this thesis, firstly results from an investigation that explores the relationship between Fourier and response spectra, and implications of this relationship on the adjustment issues of GMPEs, are presented. The relationship between the Fourier and response spectra is explored by using random vibration theory (RVT), a framework that has been extensively used in earthquake engineering, for instance within the stochastic simulation framework and in the site response analysis. For a 5\% damped SDOF oscillator the RVT perspective of response spectra reveals that no one-to-one correspondence exists between Fourier and response spectral ordinates except in a limited range (i.e., below the peak of the response spectra) of oscillator frequencies. The high oscillator frequency response spectral ordinates are dominated by the contributions from the Fourier spectral ordinates that correspond to the frequencies well below a selected oscillator frequency. The peak ground acceleration (PGA) is found to be related with the integral over the entire Fourier spectrum of ground motion which is in contrast to the popularly held perception that PGA is a high-frequency phenomenon of ground motion. This thesis presents a new perspective for developing a response spectral GMPE that takes the relationship between Fourier and response spectra into account. Essentially, this frame- work involves a two-step method for deriving a response spectral GMPE: in the first step two empirical models for the FAS and for a predetermined estimate of duration of ground motion are derived, in the next step, predictions from the two models are combined within the same RVT framework to obtain the response spectral ordinates. In addition to that, a stochastic model based scheme for extrapolating the individual acceleration spectra beyond the useable frequency limits is also presented. To that end, recorded acceleration traces were inverted to obtain the stochastic model parameters that allow making consistent extrapola- tion in individual (acceleration) Fourier spectra. Moreover an empirical model, for a dura- tion measure that is consistent within the RVT framework, is derived. As a next step, an oscillator-frequency-dependent empirical duration model is derived that allows obtaining the most reliable estimates of response spectral ordinates. The framework of deriving the response spectral GMPE presented herein becomes a self-adjusting model with the inclusion of stress parameter (∆σ) and kappa (κ0) as the predictor variables in the two empirical models. The entire analysis of developing the response spectral GMPE is performed on recently compiled RESORCE-2012 database that contains recordings made from Europe, the Mediterranean and the Middle East. The presented GMPE for response spectral ordinates should be considered valid in the magnitude range of 4 ≤ MW ≤ 7.6 at distances ≤ 200 km.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Haendel2018,
  author    = {H{\"a}ndel, Annabel},
  title     = {Ground-motion model selection and adjustment for seismic hazard analysis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-418123},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {122},
  year      = {2018},
  abstract  = {Erdbeben k{\"o}nnen starke Bodenbewegungen erzeugen und es ist wichtig, diese in einer seismischen Gef{\"a}hrdungsanalyse korrekt vorherzusagen. {\"U}blicherweise werden dazu empirisch ermittelte Bodenbewegungsmodelle (GMPE) in einem logischen Baum zusammengef{\"u}gt. Wenn jedoch die Bodenbewegung in einem Gebiet mit geringer Seismizit{\"a}t bestimmen werden soll, dann fehlen in der Regel die Daten, um regionsspezifische GMPEs zu entwickeln. In diesen F{\"a}llen ist es notwendig, auf Modelle aus anderen Gebieten mit guter Datengrundlage zur{\"u}ckzugreifen und diese an die Zielregion anzupassen. Zur korrekten Anpassung werden seismologische Informationen aus der Zielregion wie beispielsweise die standortspezifische D{\"a}mpfung kappa0 ben{\"o}tigt. Diese Parameter lassen sich jedoch ebenfalls nur unzuverl{\"a}ssig bestimmen, wenn die Datengrundlage schlecht ist. In meiner Dissertation besch{\"a}ftige ich mich daher mit der Auswahl von GMPEs f{\"u}r den logischen Baum beziehungsweise deren Anpassung an Regionen mit geringer Seismizit{\"a}t. Ich folge dabei zwei verschiedenen Strategien. Im ersten Ansatz geht es um das Aufstellen eines logischen Baumes, falls kein regionsspezifisches Modell vorhanden ist. Ich stelle eine Methode vor, in der mehrere regionsfremde Modelle zu einem Mixmodell zusammengef{\"u}gt werden. Die Modelle werden dabei je nach ihrer Eignung gewichtet und die Gewichte mittels der wenigen verf{\"u}gbaren Daten aus der Zielregion ermittelt. Ein solches Mixmodell kann als sogenanntes 'Backbone'-Modell verwendet werden, welches in der Lage ist, mittlere Bodenbewegungen in der Zielregion korrekt vorherzusagen. Ich teste diesen Ansatz f{\"u}r Nordchile und acht GMPEs, die f{\"u}r verschiedene Subduktionszonen auf der Welt entwickelt wurden. Die Resultate zeigen, dass das Mixmodell bessere Ergebnisse liefert als die einzelnen GMPEs, die zu seiner Erzeugung genutzt wurden. Es ist außerdem ebenso gut in der Vorhersage von Bodenbewegungen wie ein Regressionsmodell, welches extra f{\"u}r Nordchile entwickelt wurde. Im zweiten Ansatz besch{\"a}ftige ich mich mit der Bestimmung der standortspezifischen D{\"a}mpfung kappa0. kappa0 ist einer der wichtigsten Parameter zur Anpassung eines GMPEs an eine andere Region. Mein Ziel ist es, kappa0 aus seismischer Bodenunruhe anstelle von Erdbeben zu ermitteln, da diese kontinuierlich aufgezeichnet wird. Mithilfe von Interferometrie kann die Geschwindigkeit und D{\"a}mpfung von seismischen Wellen im Untergrund bestimmt werden. Dazu werden lange Aufzeichnungsreihen seismischer Bodenunruhe entweder kreuzkorreliert oder entfaltet (Dekonvolution). Die Bestimmung der D{\"a}mpfung aus Bodenunruhe bei Frequenzen {\"u}ber 1 Hz und in geringen Tiefen ist jedoch nicht trivial. Ich zeige in meiner Dissertation die Ergebnisse von zwei Studien. In der ersten Studie wird die D{\"a}mpfung von Love-Wellen zwischen 1-4 Hz f{\"u}r ein kleines Testarray in Griechenland ermittelt. In der zweiten Studie verwende ich die Daten einer Bohrloch und einer Oberfl{\"a}chenstation aus dem Vogtland, um die D{\"a}mpfung von S-Wellen zwischen 5-15 Hz zu bestimmen. Diese beiden Studien stellen jedoch nur den Ausgangspunkt f{\"u}r zuk{\"u}nftige Untersuchungen dar, in denen kappa0 direkt aus der seismischer Bodenunruhe hergeleitet werden soll.},
  language  = {en}
}