《Geomatics, Natural Hazards and Risk》：A Bayesian probabilistic seismic hazard assessment for the Baish Dam, Southwestern Saudi Arabia
编辑推荐：
本研究针对沙特阿拉伯西南部巴伊什大坝（Baish Dam）及周边巴伊什干谷（Wadi Baish）地区，开展了一项贝叶斯平滑地震活动性概率地震危险性评估（probabilistic seismic hazard assessment, PSHA）。该工作流结合
本研究针对沙特阿拉伯西南部巴伊什大坝（Baish Dam）及周边巴伊什干谷（Wadi Baish）地区，开展了一项贝叶斯平滑地震活动性概率地震危险性评估（probabilistic seismic hazard assessment, PSHA）。该工作流结合了目录编制、Gardner-Knopoff去丛聚、核平滑空间地震活动性建模、震源节点与复发参数的贝叶斯后验采样、地面运动预测方程（ground-motion prediction equation, GMPE）逻辑树处理、危险性曲线积分、一致危险谱（uniform hazard spectrum, UHS）计算以及震级-距离/空间解聚。该方法被用作可复现的基于目录的基线结果，因为完整断层源模型所需的当地活动断层滑动速率、分段性、古地震历史和复发参数尚未得到充分约束。结果表明，大坝主要受南红海、吉赞-也门热点（Jizan-Yemen Hot Spot）、西南阿拉伯-也门以及亚丁湾-阿法尔（Gulf of Aden-Afar）构造域沿线分布式地震活动性的影响。475年与2475年重现期的岩场平均峰值地面加速度（peak ground acceleration, PGA）分别约为0.040g和0.069g，而0.1s谱加速度SA(0.1s)分别约为0.096g和0.170g。解聚分析表明，距场点约225-325km的矩震级（moment magnitude, Mw）5.1-5.9级地震主导了基于目录的危险性。这些岩场估计为大坝安全评估提供了基线，而未来的工作应整合活动断层表征、场地响应分析、水库-地基相互作用和易损性评估，将概率地震动水平转化为工程风险指标。
**研究背景与问题**
概率地震危险性评估（probabilistic seismic hazard assessment, PSHA）是估算指定场地在给定暴露期内超过特定地震动水平概率的标准方法，广泛应用于大型水坝等关键基础设施。巴伊什大坝（Baish Dam）位于沙特阿拉伯西南部贾赞（Jazan）地区，是一座已投入运营的大型供水和防洪结构，其地震设计基准具有直接的安全与监管后果。现有区域危险性估计主要基于预定义区域震源带，并非针对大坝场地的特定研究，且区域模型在震源区划分、目录选择、平滑假设和GMPE分支等方面的选择均可能显著改变单一场点的危险性估计。初步对比表明，该大坝的短重现期岩场危险性可能被低估。此外，坝址附近的NW-SE向断裂或线性构造虽已在地表地质图中标出，但其现今活动性、滑动速率、分段性和复发行为尚不足以将其定义为明确的断层源。因此，本研究旨在采用数据驱动且充分传递不确定性的贝叶斯方法重新评估场点危险性，并检验基于目录的评估是否产生与早期区域模型一致或更高的地震需求水平。
**研究内容与意义**
研究人员采用贝叶斯平滑地震活动性PSHA框架，将约1900-2019年、半径2000km范围内的区域地震目录与核平滑空间地震活动性建模及全流程不确定性传播相结合。结果表明，大坝主要受南红海、吉赞-也门热点、西南阿拉伯-也门和亚丁湾-阿法尔构造域的分布式地震活动性控制。475年和2475年重现期的岩场平均PGA分别约为0.040g和0.069g，SA(0.1s)分别约为0.096g和0.170g。解聚分析显示，Mw 5.1-5.9、距离约225-325km的地震主导了目录基危险性。这些岩场估计为大坝安全评估提供了可复现的基线，并指出未来需整合活动断层表征、场地响应分析及易损性评估以完善工程风险度量。该论文发表在《Geomatics, Natural Hazards and Risk》。
**主要关键技术方法**
研究采用九步贝叶斯PSHA工作流：基于国际地震学中心（ISC）、美国地质调查局（USGS）、沙特地质调查局（SGS）及全球矩心矩张量（GCMT）项目汇编1900-2019年、半径2000km的目录并统一为矩震级（Mw）；采用Gardner-Knopoff窗口去丛聚得到3141个主震事件；通过最大曲率法建立分震级完整性模型；采用核平滑法（Frankel 1995；Woo 1996）建立空间地震活动性场；利用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）后验采样估计b值、最大震级（Mmax）和年发生率；构建含Akkar和Bommer(2010)、Akkar等(2014)、阿拉伯地盾筛选关系（Zahran等2016）及Kiuchi等(2019)的GMPE逻辑树；基于Cornell-McGuire框架完成危险性曲线积分；PyGMT仅用于数值计算完成后的制图可视化；最后进行震级-距离与空间解聚。
**研究结果**
*空间地震活动性与贝叶斯震源参数：* 目录显示地震活动性空间高度不均匀，沿红海边缘、西南阿拉伯和也门集中。整体目录最大似然b值约0.687（Mmin=4.15），贝叶斯节点b值主要介于0.72-0.74；最活跃节点后验年发生率约0.32-0.54次/年，局部模型Mmax最高约Mw 7.2。
*危险性曲线与地震动参数：*
