U devetom mjesecu aktivnosti 1 nastavio se rad na analizi dostupne literature o postojećim metodologijama za procjenu rizika od potresa. U tom je razdoblju nadopunjen osvrt na postojeće programske pakete za procjenu rizika od potresa programskim paketima RiskScape i Openquake iz tablice 1 prošlog izvješća (Hosseinpour i dr., 2021).

1.Programski paketi za procjenu rizika od potresa

1.1 RiskScape

Programski paket RiskScape za procjenu rizika od katastrofa (potres, poplava, tsunami, oluje, vulkani) su razvile novozelandske institucije GNS Science i National Institute of Water & Atmospheric Research (NIWA). Jednostavan je za korištenje, ima grafičko sučelje, no izvorno je namijenjen primjeni na Novom Zelandu. RiskScape na temelju informacija o hazardu proračunava posljedice za ljude, zgrade, infrastrukturu, okoliš i druge elemente izložene opasnostima (RISKSCAPE, n.d.; Thomas i dr., 2020).

Program se sastoji od više modula (Slika 1). Za procjenu potresne opasnosti i oštetljivosti koristi empirijsku metodologiju u kojoj se prvo proračunava intenzitet potresnog gibanja izražen po MMI ljestvici te se zatim povezuje sa srednjim omjerom štete za različite tipove zgrada. Žrtve se određuju na način da se prvo procijeni broj srušenih zgrada određenog tipa te se zatim primjene faktori broja žrtava na korisnike tih zgrada. Funkcije oštetljivosti su razvijene za različitu imovinu, kao što su zgrade, oprema, vozila, vodovodna mreža, kanalizacija i stanovništvo.

Slika 1. Shematski prikaz općeg koncepta provođenja generičkih proračuna rizika u programu RiskScape (prilagođeno prema Schmidt i dr., 2011)
 

1.2 OpenQuake

S obzirom na činjenicu da u mnogim seizmički aktivnim područjima modeli rizika ili napredni alati za procjenu rizika ne postoje ili su nedostupni, osnovana je inicijativa Global Earthquake Model (GEM) (Pinho, 2012), s ciljem da se naprave trenutno najnaprednije, općepriznate baze podataka, modeli i programski paketi/alati za ocjenjivanje seizmičkog rizika na globalnoj razini i da se razvije prateća informatička infrastruktura. Ugrađene baze podataka i modeli trebali bi se kontinuirano razvijati tako da sadrže najbolje svjetsko razumijevanje podataka, fenomena potresa, kao i izgrađenog okoliša u svakom trenutku.

Jedan od prvih koraka ka ostvarenju tog cilja bio je razvitak programskog paketa za procjenu potresne opasnosti i rizika nazvanog OpenQuake (Silva i dr., 2012 i 2014). OpenQuake jest program otvorenog koda, pri čemu se koriste programski jezici Python i Java. Trenutno (rujan 2022.) je aktualna verzija 3.14 (GEM, 2022), no treba se ponoviti da se kontinuirano radi na unaprjeđivanju programskog paketa. Osnovne značajke programa su prikazane na sljedećoj slici (Slika 2).


Slika 2. Osnovne značajke OpenQuake programskog paketa (prilagođeno prema OpenQuake, n.d.)
 
Načelno je OpenQuake podijeljen na dva osnovna modula: modul hazarda i modul rizika (Slika 3).


Slika 3. Kalkulatori i izlazni podaci u programskom paketu OpenQuake
prilagođeno prema OpenQuake, n.d.)
 
Modul hazarda omogućava zadavanje različitih tipologija seizmogenih izvora (primjerice, distribuirana seizmičnost i različite vrste rasjeda). Hazard se može proračunati koristeći različite pristupe kao što su:

• klasična probabilistička analiza seizmičkog hazarda (PSHA) – mogu se odrediti krivulje hazarda i karte hazarda;

Izvor: GEM, n.d.

• analiza seizmičkog hazarda temeljena na događajima – mogu se odrediti polja gibanja tla [1]iz niza stohastičkih događaja. Uobičajeni izlazni podaci kao što su krivulje hazarda mogu se odrediti naknadnom analizom podataka o parametrima gibanja tla;

 
Izvor: GEM, n.d.

• analiza seizmičkog hazarda temeljena na scenariju – mogu se odrediti polja gibanja tla iz jednog potresa, pri čemu se uzima u obzir aleatorna varijabilnost.

 

Izvor: GEM, n.d.
 
Modul rizika omogućava proračun gubitaka koristeći deterministički (za scenarije potresa), kao i probabilistički pristup. Trenutno su moguće sljedeće analize:

• procjena oštećenja za scenarij – za proračun raspodjele oštećenja za fond zgrada, nastalih od jednog scenarija potresa, uzimajući u obzir aleatornu i epistemičku varijabilnost gibanja tla;

 

Izvor: GEM, n.d.

• procjena rizika za scenarij – za proračun gubitaka za pojedine zgrade ili fond zgrada, nastalih od jednog scenarija potresa, uzimajući u obzir aleatornu i epistemičku varijabilnost gibanja tla;

Izvor: GEM, n.d.
 

• klasična probabilistička analiza oštećenja – za proračun vjerojatnosti stanja oštećenja u određenom vremenskom periodu i probabilističke karte rušenja;

 

Izvor: GEM, n.d.

• klasična probabilistička analiza rizika – za proračun krivulja gubitaka i karta gubitaka

Izvor: GEM, n.d.
 

Slika 4. Karta gubitaka s prostornim prikazom prosječnih financijskih gubitaka za stambene zgrade u Nepalu (Crowley i Silva, 2013)


Slika 5. Primjer kalkulatora programskog paketa OpenQuake (prilagođeno prema GEM, n.d.)
 

• probabilistička analiza oštećenja za hazard temeljen na događajima (Slika 5) – za proračun tablica oštećenja po događajima; drugi izlazni rezultati kao što su krivulje prekoračenja stanja oštećenja, karte oštećenja, prosječna godišnja oštećenja ili rušenja, mogu se dobiti naknadnom obradom tablica oštećenja po događajima.

 

Izvor: GEM, n.d.
 

• probabilistička analiza rizika za hazard temeljen na događajima – za proračun tablica gubitaka po događajima [2]; drugi izlazni rezultati kao što su krivulje prekoračenja gubitaka, karte gubitaka i prosječni godišnji gubici, mogu se dobiti naknadnom obradom tablica gubitaka po događajima

 

Izvor: GEM, n.d.
 

• analiza troškova i koristi (engl. cost-benefit) za potresnu obnovu – korisno za procjene vrijednosti potencijalnih koristi od obnove fonda građevina (u smislu smanjenja gubitaka u slučaju potresa), mjereno u odnosu na početnu cijenu obnove.

 
Svaki proračun ima modularnu strukturu, tako da se međurezultati mogu spremiti i analizirati. Štoviše, svaki se kalkulator može proširiti neovisno o ostalima pa da se dodatne mogućnosti proračuna i metodologije mogu lako uvesti, ne utječući na ukupni tijek proračuna.

Kalkulator za analizu troškova i koristi potresne obnove je podrška odlučivanju o strategiji obnove zgrada na način da se razmatra jesu li intervencije opravdane s ekonomskog stajališta. Očekivani gubici se procjenjuju za početno stanje fonda građevina i obnovljeno stanje; ekonomska se korist od veće potresne otpornosti zgrada podijeli s troškom obnove i tako odredi omjer koristi i troška. Ove krivulje gubitaka se određuju klasičnom probabilističkom analizom rizika. Izlazni rezultat je omjer koristi i troškova za svaku zgradu pri čemu vrijednost veća od jedan označava ekonomsku korist provedene intervencije na obnovi.

Za pripremu ulaznih podataka, postoji grafičko sučelje koje navodi korisnika o potrebnim datotekama i podacima (tzv. Input preparation toolkit). Ovisno o odabranom kalkulatoru trebaju se unijeti različiti podaci o lokaciji (seizmičnost, uvjeti tla), izloženosti, ranjivosti i/ili oštetljivosti te posljedicama što je sažeto prikazano na sljedećoj slici.

Slika 6. Ulazni podaci u programskom paketu OpenQuake
 
Važno je spomenuti da osim različitih mogućnosti procjene hazarda i rizika, programski paket sadrži velike baze potrebnih ulaznih podataka, primjerice za krivulje vjerojatnosti oštećenja odnosno ranjivosti (Slika 7), no naravno korisnik može zadati i svoje.
 

 Slika 7. Baza krivulja vjerojatnosti oštećenja u programskom paketu OpenQuake

Istraživači GEM-a razvili su također i još neke alate kao podršku Openquake-u, kao što su alat za hazard (Hazard Modeller's Toolkit), alat za analizu potresnih zapisa i atenuacijskih jednadžbi (GMPE Strong Motion Modeller's Toolkit), alat za modeliranje rizika – modela izloženosti, vjerojatnosti oštećenja i oštetljivosti, potrebnih za proračune u OpenQuakeu (The Risk Modeller’s Toolkit RMTK).
Također, postoji QGIS plug-in što značajno olakšava vizualizaciju rezultata.
 
OpenQuake je primjenjivan za mnoge projekte procjene hazarda i rizika cijelih regija (primjerice, u Južnoj Americi SARA, u srednjoj Americi i karipskom području CCARA, u Europi SHARE i SERA, u Africi SSAHARA, na Bliskom Istoku EMME, u središnjoj Aziji EMCA, te drugi), kao i za nacionalne procjene rizika (primjerice, Italija, Švicarska, Turska, Ekvador, Tajvan, Novi Zeland, Australija, Južnoafrička Republika).
 
Primjer procjene rizika za Hrvatsku napravljen u sklopu EU projekta SERA je prikazan na sljedećoj slici.


Slika 8. Relativni prosječni godišnji gubici uzrokovani potresima u Hrvatskoj (Crowley i dr., 2019)
 
Osim toga, 2018. godine je objavljena karta rizika od potresa za cijeli svijet, kao i druge pripadajuće karte (dostupno na https://www.globalquakemodel.org/gem), pri čemu je za procjenu korišten OpenQuake.
 
 
Slika 9. Karta rizika od potresa - GEM (Silva i dr., 2018)

2.Literatura

Crowley, H. i Silva, V. (2013) OpenQuake Engine Book: Risk v1.0.0. GEM Foundation, Pavia, Italija.
Crowley, H., Silva, V., Despotaki, V., Martins, L. i Atalić, J.(2019) 'European seismic risk model 2020: Focus on Croatia', u Ivanković Mandić, A. i Lakušić, S. (ur.). Future Trends in Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Zagreb, Croatia, str. 53–70.
GEM (2022) The OpenQuake-engine User Manual. Global Earthquake Model (GEM) Open-Quake Manual for Engine version 3.14.0.doi: 10.13117/GEM.OPENQUAKE.MAN.ENGINE.3.14.0, 202 str.
GEM (n.d.) OpenQuake workshop – Module 1, Introduction to Openquake, GEM, TREQ, USAID [online]. Dostupno na:  www.training.openquake.org/oq-introduction  (pristupljeno: 1.9.2022.).
Hosseinpour, V., Saeidi, A., Nollet, M. i Nastev, M. (2021) 'Seismic loss estimation software: A comprehensive review of risk assessment steps, software development and limitations', Engineering Structures, vol. 232, 111866
OpenQuake (n.d.) [online]. Dostupno na: https://www.globalquakemodel.org/openquake (pristupljeno: 1.9.2022.).
Pinho, R. (2012) ‘GEM: a participatory framework for open, state-of-the-art models and tools for earthquake risk assessment’, u Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal, 24.–28. rujna.
RISKSCAPE (n.d.) Software for multi-hazard risk analysis [online]. Dostupno na: https://riskscape.org.nz/  (pristupljeno: 1.9.2022.)
Silva, V., Amo-Oduro, D., Calderon, A., Dabbeek, J., Despotaki, V., Martins, L., Rao, A., Simionato, M., Viganò, D., Yepes-Estrada, C., Acevedo, A., Crowley, H., Horspool, N., Jaiswal, K., Journeay i M., Pittore, M. (2018) Global Earthquake Model (GEM) Seismic Risk Map (version 2018.1), doi: 10.13117/GEM-GLOBAL-SEISMIC-RISK-MAP- 2018.
Silva, V., Crowley, H., Pagani, M., Monelli, D. i Pinho, R. (2014) ‘Development of the OpenQuake engine, the Global Earthquake Model’s open-source software for seismic risk assessment’, Natural Hazards, vol. 72, br. 3, str. 1409-1427.
Silva, V., Crowley, H., Pagani, M., Pinho, R. i Monelli, D. (2012) ‘Development and Application of OpenQuake, an Open Source Software for Seismic Risk Assessment’, u Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal, 24.–28. rujna.
Thomas, K.-L., Woods, R.J., Garlick. R., Scheele, F.R., Coomer, M.A., Paulik, R. i Clarke, L.B. (2020) User requirements of RiskScape 2.0 software and opportunities for disaster risk research in Aotearoa-New Zealand. Lower Hutt (NZ): GNS Science. 83 p. (GNS Science report; 2020/10). doi:10.21420/10.21420/RVDT-8R62.