The Epidemic Type Aftershock Sequence (ETAS) model is widely used to model seismic sequences and underpins Operational Earthquake Forecasting (OEF). However, it remains challenging to assess the reliability of inverted ETAS parameters for a range of reasons. The most common algorithms just return point estimates with little quantification of uncertainty, and Bayesian Markov Chain Monte Carlo implementations remain slow to run, do not scale well and few have been extended to include spatial structure. Here we present a new approach to ETAS modelling using an alternative Bayesian method, the Integrated Nested Laplace Approximation (INLA). We have implemented this model in a new R-Package called ETAS.inlabru, which builds on the R packages R-INLA and inlabru . Whilst we just present the temporal component here, the model scales to a spatio-temporal model and may include a variety of spatial covariates. Using a series of synthetic case studies, we explore the robustness of our ETAS inversion method. We demonstrate that reliable estimates of the model parameters require that the catalogue data contains periods of relative quiescence as well as triggered sequences. We explore the robustness under stochastic uncertainty in the training data and show that the method is robust to a wide range of starting conditions. We show how the inclusion of historic earthquakes prior to the modelled domain affects the quality of the inversion. Finally, we show that rate dependent incompleteness after large earthquakes has a significant and detrimental effect on the ETAS posteriors. We believe that the speed of the inlabru inversion, which include a rigorous estimation of uncertainty, will enable a deeper exploration of how to use ETAS robustly for seismicity modelling and operational earthquake forecasting.


翻译:震后序列(ETAS)模型被广泛用于模拟地震序列和支撑运行地震预报(OEF) 。 然而,基于一系列原因,我们仍难以评估被倒置的 ETAS 参数的可靠性。 最常见的算法只是返回点估计数,但不确定因素的量化很少, 以及Bayesian Markov Chain Monte Carlo 的实施工作仍然缓慢运行, 规模不高, 且很少推广到包括空间结构。 我们在这里展示了一种新的方法来模拟 ETAS 的动态模型。 我们用一种不完全质量的方法 — — 内斯泰德·拉普拉普罗齐化(INLA) — — 来模拟地震序列。 我们在新的R-INLA和Inlabru(Inlabru)中应用了这一模型的可靠性模型。 我们通过一系列合成的案例研究, 探索了我们ETAS的稳定性变异性方法的稳健性。 我们用一个可靠的数据模型来显示地震的准确性模型的精确性数据序列。

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