Gefährdungsanalysen und Einwirkungsmodelle für Gebiete mit vorwiegend induzierter Seismizität

Die seismische Gefährdung in den nördlichen Niederlanden wird ausschließlich durch die induzierten Erdbeben infolge der Gasförderung verursacht. Im Feld Groningen hat sich die Erdbebenaktivität nachweislich erhöht. Die aus den registrierten Erdbeben abgeleiteten Magnituden-Häufigkeits-Beziehungen mussten infolge der Erdbebenaktivität mehrfach (nach oben) korrigiert werden. Zudem sind mit dem Magnitude ML = 3,4 Erdbeben vom 16. Aug. 2012 bei Huizinge Ereignisse ausgelöst worden, die die bisherigen Prognosen der max. zu erwartenden Bebenstärke übertreffen. Dies führte zur Entscheidung, an ausgewählten Standorten ein seismisches Monitoring-System (SMS) einzuführen und die induzierten seismischen Ereignisse in ihren Wirkungen und Kenngrößen zu dokumentieren bzw. die Datenbasis (Messdaten) in Richtung einer stationsbezogenen und standortspezifischen Datenbank zu erweitern.
Der Beitrag bezieht sich auf die herdnahen Messdaten von zwei Stationen und einen kontinuierlichen mehrjährigen Messzeitraum. Mit den registrierten Beben gelingt der Nachweis, in welcher Amplitudencharakteristik seismische Bodenbewegungen aufgetreten sind. Der Datengewinn ist so überzeugend, dass mit den gewonnenen Registrierungen frühzeitig standortspezifische Bodenbewegungsmodelle (Induced Ground Motion Prediction Equations, InGMPE) vorgelegt werden können. Mit ihnen können Horizontal- und Vertikalspektren für beliebige Szenarien prognostiziert werden.
In Ergänzung dazu wird eine Simulationsmethode zur probabilistischen seismischen Gefährdungsanalyse erprobt, in der die Besonderheiten induzierter Seismizität als Probabilistic Equivalent Induced Seismic Hazard Assessment (PEISHA) berücksichtigt werden. Die im Untersuchungsgebiet nördliche Niederlande gewonnenen Erfahrungen können grundsätzlich auf andere Regionen übertragen werden.

Hazard analyses and impact models for areas with predominantly induced seismicity
The seismic hazard in the northern Netherlands is mainly or rather exclusively caused by induced earthquakes due to gas production. In particular, the earthquake activity the gas field of Groningen has increased in the last years. The magnitude-frequency relationships derived from the recorded earthquakes had to be corrected several times (upwards) because of the increasing earthquake activity. In addition, events occurred which have exceeded the previous predictions of the maximum expected quake strength - not least the earthquake at Huizinge on Aug. 16, 2012 (with magnitude ML = 3.4), which was verifiable associated with building damages. It was therefore decided to establish a seismic monitoring system (SMS) at selected sites and to document the effects and parameters of the induced seismic events.
The paper refers to near field measurement data of two stations and a continuous multi-year measurement campaign. The continuous stream of data is used to extend the ground motion database towards a station- and site-specific database. The “data yield” is so convincing that with the obtained registrations, early results can be presented in the form of site-specific ground motion models (Induced Ground Motion Prediction Equations, InGMPEs). With these InGMPEs, the horizontal and vertical spectra can be predicted for arbitrary magnitude and distance combinations. It is one of the major results of the studies that a set of site-specific spectral ground motion attenuation relations could be developed on the basis of an extended database taking into consideration induced events recorded within different measurement time ranges.
A simulation methodology of Probabilistic Seismic Hazard Analysis considering the particularities of induced events has been introduced, and is applied as a Probabilistic Equivalent Induced Seismic Hazard Assessment (PEISHA). The gained experience, seismic source region and ground motion models can be adapted to other regions of similar hazard background.