Numerical Test for the 2D Q Tomography Inversion Based on the Stochastic Ground-motion Model

To identify the detailed attenuation structure in the southern Korean Peninsula, a numerical test was conducted for the Q tomography inversion to be applied to the accumulated dataset until 2005. In particular, the stochastic pointsource ground-motion model (STGM model; Boore, 2003) was adopted for the 2D Q tomography inversion for direct application to simulating the strong ground-motion. Simultaneous inversion of the STGM model parameters with a regional single Q model was performed to evaluate the source and site effects which were necessary to generate an artificial dataset for the numerical test. The artificial dataset consists of simulated Fourier spectra that resemble the real data in the magnitude-distance-frequency-error distribution except replacement of the regional single Q model with a checkerboard type of high and low values of laterally varying Q models. The total number of Q blocks used for the checkerboard test was 75 (grid size of $35{\times}44km^2$ for Q blocks); Q functional form of $Q_0f^{\eta}$ ($Q_0$=100 or 500, 0.0 < ${\eta}$ < 1.0) was assigned to each Q block for the checkerboard test. The checkerboard test has been implemented in three steps. At the first step, the initial values of Q-values for 75 blocks were estimated. At the second step, the site amplification function was estimated by using the initial guess of A(f) which is the mean site amplification functions (Yun and Suh, 2007) for the site class. The last step is to invert the tomographic Q-values of 75 blocks based on the results of the first and second steps. As a result of the checkerboard test, it was demonstrated that Q-values could be robustly estimated by using the 2D Q tomography inversion method even in the presence of perturbed source and site effects from the true input model.

추계학적 지진동모델에 기반한 2D Q 토모그래피 수치모델 역산

한반도 남부지역의 세부적인 지진파 감쇠특성 규명을 위해, 기존에는 적용이 불가능하였던 Q 토모그래피 역산을 위한 사전 수치검증 연구를 수행하였다. 특히 강지진동모사를 위해 일반적으로 사용되고 있는 추계학적 점지진원 지진동 모델(stochastic point-source ground-motion model; Boore, 2003)에서 사용되는 Q 값에 대한 2차원(2D; 2 Dimensional) 토모그래피 역산을 시도함으로써 역산 결과가 강지진동모사에 직접 활용될 수 있도록 하였다. 수치검증 방법으로는 Q 토모그래피 checkerboard 시험방법이 사용되었는데, 이를 위해 광역 단일 Q 모델의 추계학적 지진동모델 파라미터 역산결과의 지진원과 부지효과 모델 파라미터 값을 이용해서 관측자료와 지진규모-거리-주파수-오차 분포가 동일한 스펙트럼 합성자료를 생성하였다. 수치검증을 위한 Q 블록 격자의 총 개수는 75개(내륙지역=69개(약 $35{\times}44km^2$의 격자크기); 해양지역=6개)로 설정하였으며, $Q_0f^{\eta}$ 함수형태의 Q 블록 값은 $Q_0$=100, 500, ${\eta}=0.0{\sim}1.0$의 분포를 갖도록 하고, 파선의 깊이는 별도로 고려하지 않았다. 스펙트럼 합성자료 생성에 이용된 모델파라미터의 정해와 모델파라미터의 역산결과를 비교하기 위한 checkerboard 수치검증은 3단계에 걸쳐 수행되었는데, 1단계는 블록별 Q의 초기값 추정 단계이며, 2단계는 관측소별 부지증폭함수를 추정하는 단계, 마지막 3단계에서는 최종적인 Q를 도출하는 단계이다. 관측소별 부지증폭함수의 초기 추정값으로는 기 분류된 관측소 등급에 대한 평균 부지증폭함수(연관희, 서정희, 2007)가 사용되었으며, 3단계의 checkerboard 수치검증 결과 최종적으로 추정된 부지효과 모델에는 오차가 발생하였으나 블록별 Q의 정해는 만족할 정도로 추정할 수 있었다.