@phdthesis{Hakimhashemi2009,
  author    = {Hakimhashemi, Amir Hossein},
  title     = {Time-dependent occurrence rates of large earthquakes in the Dead Sea fault zone and applications to probabilistic seismic hazard assessments},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-52486},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die relativ hohe seismische Aktivit{\"a}t der Tote-Meer-St{\"o}rungszone (Dead Sea Fault Zone - DSFZ) ist mit einem hohen Gefahrenpotential verbunden, welches zu einem erheblichen Erdbebenrisiko f{\"u}r die Ballungszentren in den L{\"a}ndern Syrien, Libanon, Pal{\"a}stina, Jordanien und Israel f{\"u}hrt. Eine Vielzahl massiver, zerst{\"o}rerischer Erdbeben hat sich in diesem Raum in den letzten zwei Jahrtausenden ereignet. Ihre Wiederholungsrate zeigt Anzeichen f{\"u}r eine zeitliche Abh{\"a}ngigkeit, insbesondere wenn lange Zeitr{\"a}ume in Betracht gezogen werden. Die Ber{\"u}cksichtigung der zeitlichen Abh{\"a}ngigkeit des Auftretens von Erdbeben ist f{\"u}r eine realistische seismische Gef{\"a}hrdungseinsch{\"a}tzung von großer Bedeutung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, anhand des zeitabh{\"a}ngigen Auftretens von Erdbeben eine robuste wahrscheinlichkeitstheoretische seismische Gef{\"a}hrdungseinsch{\"a}tzung am Beispiel der DSFZ zu entwickeln. Mittels dieser Methode soll die zeitliche Abh{\"a}ngigkeit des Auftretens von großen Erdbeben (Mw ≥ 6) untersucht und somit eine Gef{\"a}hrdungseinsch{\"a}tzung f{\"u}r das Untersuchungsgebiet getroffen werden. Prim{\"a}r gilt es zu pr{\"u}fen, ob das Auftreten von großen Erdbeben tats{\"a}chlich einer zeitlichen Abh{\"a}ngigkeit unterliegt und wenn ja, inwiefern diese bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck werden insgesamt vier zeitabh{\"a}ngige statistische Verteilungen (Weibull, Gamma, Lognormal und Brownian Passage Time (BPT)) sowie die zeitunabh{\"a}ngige Exponentialverteilung (Poisson-Prozess) getestet. Zur Absch{\"a}tzung der jeweiligen Modellparameter wird eine modifizierte Methode der gewichteten Maximum-Likelihood-Sch{\"a}tzung (MLE) verwendet. Um einzusch{\"a}tzen, ob die Wiederholungsrate von Erdbeben einer unimodalen oder multimodalen Form folgt, wird ein nichtparametrischer Bootstrap-Test f{\"u}r Multimodalit{\"a}t durchgef{\"u}hrt. Im Falle einer multimodalen Form wird neben der MLE zus{\"a}tzlich eine Erwartungsmaximierungsmethode (EM) herangezogen. Zur Auswahl des am besten geeigneten Modells wird zum einem das Bayesschen Informationskriterium (BIC) und zum anderen der modifizierte Kolmogorow-Smirnow-Goodness-of-Fit-Test angewendet. Abschließend werden mittels der Bootstrap-Methode die Konfidenzintervalle der gesch{\"a}tzten Parameter berechnet. Als Datengrundlage werden Erdbeben mit Mw ≥ 6 seit dem Jahre 300 n. Chr. herangezogen. Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich von 29.5° N bis 37° N und umfasst ein ca. 40 km breites Gebiet entlang der DSFZ. Aufgrund der seismotektonischen Situation im Untersuchungsgebiet wird zwischen einer s{\"u}dlichen, zentralen und n{\"o}rdlichen Subzone unterschieden. Dabei kann die s{\"u}dliche Subzone aus Mangel an Daten nicht f{\"u}r die Analysen herangezogen werden. Die Ergebnisse f{\"u}r die zentrale Subzone zeigen keinen signifikanten multimodalen Verlauf der Wiederholungsrate von Erdbeben. Des Weiteren ist kein signifikanter Unterschied zwischen den zeitabh{\"a}ngigen und dem zeitunabh{\"a}ngigem Modell zu verzeichnen. Da das zeitunabh{\"a}ngige Modell vergleichsweise einfach interpretierbar ist, wird die Wiederholungsrate von Erdbeben in dieser Subzone unter Annahme der Exponentialverteilungs-Hypothese abgesch{\"a}tzt. Sie wird demnach als zeitunabh{\"a}ngig betrachtet und betr{\"a}gt 9.72 * 10-3 Erdbeben (mit Mw ≥ 6) pro Jahr. Einen besonderen Fall stellt die n{\"o}rdliche Subzone dar. In diesem Gebiet tritt im Durchschnitt alle 51 Jahre ein massives Erdbeben (Mw ≥ 6) auf. Das letzte Erdbeben dieser Gr{\"o}ße ereignete sich 1872 und liegt somit bereits 137 Jahre zur{\"u}ck. Somit ist in diesem Gebiet ein Erdbeben dieser St{\"a}rke {\"u}berf{\"a}llig. Im statistischen Mittel liegt die Zeit zwischen zwei Erdbeben zu 96\% unter 137 Jahren. Zudem wird eine deutliche zeitliche Abh{\"a}ngigkeit der Erdbeben-Wiederauftretensrate durch die Ergebnisse der in der Arbeit neu entwickelten statistischen Verfahren best{\"a}tigt. Dabei ist festzustellen, dass die Wiederholungsrate insbesondere kurz nach einem Erdbeben eine sehr hohe zeitliche Abh{\"a}ngigkeit aufweist. Am besten repr{\"a}sentiert werden die seismischen Bedingungen in der genannten Subzone durch ein bi-modales Weibull-Weibull-Modell. Die Wiederholungsrate ist eine glatte Zeitfunktion, welche zwei H{\"a}ufungen von Datenpunkten in der Zeit nach dem Erdbeben zeigt. Dabei umfasst die erste H{\"a}ufung einen Zeitraum von 80 Jahren, ausgehend vom Zeitpunkt des jeweiligen Bebens. Innerhalb dieser Zeitspanne ist die Wiederholungsrate extrem zeitabh{\"a}ngig. Die Wiederholungsrate direkt nach einem Beben ist sehr niedrig und steigert sich in den folgenden 10 Jahren erheblich bis zu einem Maximum von 0.024 Erdbeben/Jahr. Anschließend sinkt die Rate und erreicht ihr Minimum nach weiteren 70 Jahren mit 0.0145 Erdbeben/Jahr. An dieses Minimum schließt sich die zweite H{\"a}ufung von Daten an, dessen Dauer abh{\"a}ngig von der Erdbebenwiederholungszeit ist. Innerhalb dieses Zeitfensters nimmt die Erdbeben-Wiederauftretensrate ann{\"a}hernd konstant um 0.015 Erdbeben/Jahr zu. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage f{\"u}r eine zeitabh{\"a}ngige probabilistische seismische Gef{\"a}hrdungseinsch{\"a}tzung (PSHA) f{\"u}r die seismische Quellregion, die den n{\"o}rdlichen Raum der DSFZ umfasst.},
  language  = {en}
}