CALIBRATION AND VALIDATION OF BAKUN AND WENTWORTH ALGORITHM FOR COMPUTING LOCATION AND MAGNITUDES OF HISTORICAL EARTHQUAKES FROM MACROSEISMIC DATA IN EASTERN CUBA CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DEL ALGORITMO DE BAKUN AND WENTWORTH PARA CALCULAR LOCALIZACIÓN Y MAGNITUD DE TERREMOTOS HISTÓRICOS A PARTIR DE DATOS MACROSÍSMICOS EN CUBA ORIENTAL

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Date
Authors
Gómez-Capera, Augusto Antonio
García-Peláez, Julio
Chuy-Rodríguez, Tomás
Salcedo-Hurtado, Elkin de Jesús
Stucchi, Massimiliano
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Description
We present the results of a calibration analysis performed on eastern Cuba seismicity datasets of the approach proposed by Bakun and Wentworth (1997) to bound earthquakes epicentral area and magnitude from MSK macroseismic data only. The calibration is required as the algorithm derives an intensity magnitude (equal in the mean to moment magnitude Mw) from macroseismic observations by using a regionally suitable attenuation relationship of intensity as a function of Mw and source distance. To this purpose, a training set of 8 Post-900 earthquakes occurred in eastern Cuba was selected, for which a large number of intensity observations and reliable instrumental determinations of Mw and epicentral location are available. The model is given by: IMSK = (3.11±0.40)+(1.40±0.09)*Mw-(0.0017±0.00027)*R-(3.17±0.20)*LogR where R is the hypocentral distance in kilometres, the model is calibrated for earthquakes in the range of 5.22≥Mw≥6.81, hypocentral distances less than 400km and fixed depth at 10km. The model is validated using the 1947, 1976 and 1998 earthquakes, which were not used in the calibration process and also have instrumental data. The validation of the algorithm demonstrates reliability and applicability of the method for the analysis of historical earthquakes that have no records of instrumental parameters. An overall agreement is found for both the location and magnitude of these events with magnitude uncertainties between 0.23 and 0.35 equivalent to two standard deviations. However the MDPs distributions are partially azimuthal for those 11 analyzed earthquakes, the model can reproduce offshore epicentres within acceptable uncertainties ranges. A first application is made to a historical earthquake occurred on June 6, 1766 causing severe damage to the city of Santiago de Cuba. keywords: Macroseismic Data Points (MDPs), Macroseismic intensity attenuation, earthquake parameters, Cuba
Se presentan los resultados de un análisis de calibración, a partir de bases de datos de sismicidad del oriente de Cuba, del algoritmo de Bakun y Wentworth (1997) para delimitar área epicentral y magnitud a partir de solo datos de intensidad macrosísmica en escala MSK. La calibración es necesaria debido a que el algoritmo calcula una magnitud a partir de puntos de intensidad macrosísmica mediante el uso de un modelo regional de atenuación de la intensidad macrosísmica en función de Mw y de la distancia a la fuente. Para este propósito, se seleccionaron ocho terremotos del post-900, para los cuales se dispone de 486 observaciones de intensidad macrosísmica y determinaciones instrumentales confiables de magnitud de momento sísmico (Mw) y epicentro. El modelo obtenido es: IMSK = (3.11±0.40)+(1.40±0.09)*Mw-(0.0017±0.00027)*R-(3.17±0.20)*LogR donde R es la distancia hipocentral en kilómetros, calibrado para sismos en el rango de 5.22≥Mw≥6.81, distancias hipocentrales menores de 400 km y profundidad fija a 10 km. El modelo de atenuación es validado utilizando tres eventos ocurridos en 1947, 1976 y 1998 los cuales no fueron utilizados en el proceso de calibración y además cuentan con datos instrumentales. Las magnitudes calculadas con nuestro modelo son comparables con las instrumentales para los ocho terremotos utilizados para la calibración como también para los tres sismos usados en el proceso de validación con incertidumbres entre 0.23 y 0.35 equivalentes a dos desviaciones estándar. No obstante ser la distribución de puntos de intensidad parcialmente azimutal para los 11 terremotos analizados, el modelo logra reproducir epicentros de carácter costa afuera dentro de rangos de incertidumbres aceptables. La validación del algoritmo demuestra confiabilidad y aplicabilidad del método para el análisis de terremotos históricos que no tienen registros de parámetros instrumentales. Una primera aplicación es realizada a un terremoto histórico ocurrido el 6 de junio del 1766 que ocasionó graves daños a la ciudad de Santiago de Cuba. palabras clave: Puntos de intensidad macrosísmica, Atenuación de la Intensidad, macrosísmica, parámetros del terremoto, Cuba.    
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