تحلیل خطر لرزهای احتمالاتی (PSHA)، روشی است که احتمال تجاوز از یک تراز مشخص لرزش زمین در یک ساختگاه را در بازه زمانی معین برآورد میکند و تمام سناریوهای زلزله ممکن و عدم قطعیتهای مرتبط با آنها را در نظر میگیرد. این تحلیل بنیان آییننامههای طراحی لرزهای مدرن و ارزیابی ریسک است.
تحلیل خطر لرزهای احتمالاتی (PSHA)، روشی برای برآورد احتمال تجاوز از یک تراز مشخص لرزش زمین در یک ساختگاه در بازه زمانی معین است. برخلاف تحلیل خطر لرزهای قطعی (DSHA) که یک سناریوی زلزله «بدترین حالت» واحد را در نظر میگیرد، PSHA بر تمام سناریوهای زلزله ممکن — هرکدام با بزرگا، مکان و احتمال بازگشت خود — انتگرال میگیرد و عدم قطعیت در پیشبینی حرکت زمین را در نظر میگیرد. نتیجه، یک منحنی خطر است: نموداری از احتمال سالانه تجاوز (یا معکوس آن، دوره بازگشت) برحسب یک سنجه شدت حرکت زمین (معمولاً شتاب اوج زمین یا شتاب طیفی در دوره تناوب معین). این روش توسط کورنل در سال ۱۹۶۸ صورتبندی شد و به بنیان آییننامههای طراحی لرزهای مدرن، قیمتگذاری بیمه و ارزیابی ریسک در سراسر جهان تبدیل شده است.
محاسبه PSHA شامل چهار مرحله اصلی است. نخست، مشخصهیابی منبع تمام منابع لرزهای که میتوانند بر ساختگاه اثر بگذارند — گسلها، مناطق منبع سطحی و مناطق فرورانش — را شناسایی میکند و هندسه، بزرگای بیشینه و رفتار بازگشت آنها را مشخصهیابی میکند. دوم، رابطه بزرگا-بسامد تعریف میکند که زلزلههای با بزرگاهای مختلف هر چند وقت یک بار در هر منبع رخ میدهند، معمولاً با استفاده از رابطه گوتنبرگ-ریشتر یا مدل زلزله مشخصه. سوم، پیشبینی حرکت زمین از GMPEها (روابط پیشبینی حرکت زمین) برای محاسبه توزیع حرکت زمین در ساختگاه برای هر سناریوی بزرگا-فاصله استفاده میکند. چهارم، انتگرالگیری تمام سناریوها را وزندهیشده با احتمال وقوعشان ترکیب میکند تا منحنی خطر تولید شود. PSHA مدرن از درختهای منطقی برای ثبت عدم قطعیت معرفتی در مدلهای منبع، GMPEها و سایر ورودیها استفاده میکند — هر شاخه بازنمایی یک تفسیر متفاوت است و خطر نهایی ترکیب وزنداری از تمام شاخهها است.
PSHA بنیان عمل طراحی لرزهای مدرن است و در آییننامههای ساختمانی سراسر جهان گنجانده شده است. در ایالات متحده، نقشههای ملی خطر لرزهای USGS — که از طریق PSHA تولید میشوند — مبنای حرکات زمین طراحی در ASCE 7 و آییننامه بینالمللی ساختمان را تشکیل میدهند. در اروپا، پروژه SHARE یک PSHA هماهنگ برای بهروزرسانی یوروکد ۸ تولید کرد. در ایران، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی (BHRC) و پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله (IIEES) مطالعات PSHA تولید کردهاند که آییننامه طراحی لرزهای ایران (استاندارد ۲۸۰۰) را اطلاعرسانی میکنند. نتایج PSHA بهصورت طیفهای خطر یکنواخت بیان میشوند — طیفهای پاسخی با احتمال تجاوز ثابت در سراسر تمام دورهها — که مستقیماً برای طراحی به کار میروند. چالشهای کلیدی در PSHA شامل: (۱) دقت مدلهای منبع، بهویژه برای مناطقی با کاتالوگهای زلزله محدود؛ (۲) انتخاب و وزندهی GMPEها که میتوانند بهطور قابلتوجهی در پیشبینیهایشان متفاوت باشند؛ (۳) برخورد با عدم قطعیت تصادفی و معرفتی؛ (۴) اعتبارسنجی نتایج PSHA در برابر حرکات زمین مشاهدهشده؛ و (۵) تفسیر منحنیهای خطر برای تصمیمگیری است. رویه مدرن بهطور فزایندهای از PSHA وابسته به زمان (که چرخه زلزله را در نظر میگیرد)، شبیهسازیهای حرکت زمین مبتنی بر فیزیک (بهعنوان جایگزین برای GMPEهای تجربی) و PSHA ویژه ساختگاه (که شرایط خاک محلی را بهطور دقیق در نظر میگیرد) استفاده میکند. در ایران، مطالعات PSHA برای شهرهای بزرگ و تأسیسات حیاتی انجام شده است با تلاشهای در حال انجام برای بهبود مدلهای منبع، توسعه GMPEهای منطقهای و بهروزرسانی نقشههای ملی خطر لرزهای.