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The megacity Istanbul, the economical capital of Turkey, with more than 10 million inhabitants is exposed to a significant earthquake risk since the level of ground motion due to a possible earthquake in this area and the vulnerability of the building stock are high. Therefore, several projects have focused their attention on the estimation of seismic hazard and seismic risk for Istanbul. Among others, the CEDIM: Megacity Istanbul project, the SAFER (Seismic eArly warning For EuRope), and EDIM (Earthquake Data Information system for the Marmara Sea, Turkey) contributed to improve seismic hazard assessment. In particular the application of the microzonation method allows both the estimation of the fundamental resonance frequency, and of soil velocity profiles by means of using seismic noise analysis. The results highlight areas that might be prone to ground motion amplification. The SAFER and EDIM projects allowed the development and installation of an innovative Self-Organising Seismic Early Warning Information Network (SOSEWIN) that also allows for monitoring of the vibration characteristics and dynamic properties of strategic civil infrastructures, as validated by performing tests on the Fatih Sultan Mehmet Bridge. With our improved knowledge a realistic earthquake scenario with strong ground motion can be derived, as a basis for predicting such movement during an earthquake and with the help of an early warning system the people of Istanbul can be warned before the strong S-waves arrive.

Megacities as challenge for interdisciplinary research: the "Risk Habitat Megacity" research initiative / Dirk Heinrichs, Kerstin Krellenberg. - Mega-urban societies at risk / Frauke Kraas, Carsten Butsch. - Megacity Istanbul: earthquake risk and early warning in a megacity / Stefano Parolai, Jochen Zschau, Claus Milkereit, Matteo Picozzi, Angelo Strollo. - Neapel in der Zange / Thomas Walter

This short report describes the first attempt at obtaining a preliminary cross-border risk model for Central Asia starting from datasets that were already available at the beginning of the EMCA Project.

[1] The present geological setting west of Svalbard closely parallels the situation off mid-Norway after the last glaciation, when crustal unloading by melting of ice induced very large earthquakes. Today, on the modern Svalbard margin, increasing bottom water temperatures are destabilizing marine gas hydrates, which are held in continental margin sediments consisting of interlayered contourite deposits and glacigenic debris flows. Both unloading earthquakes and hydrate failure have been identified as key factors causing several megalandslides off Norway during early Holocene deglaciation. The most prominent event was the Storegga Slide 8200 years B.P. which caused a tsunami up to 23 m high on the Faroe and Shetland islands. Here we show by numerical tsunami modeling that a smaller submarine landslide west of Svalbard, 100 m high and 130 km wide, would cause a tsunami capable of reaching northwest Europe and threatening coastal areas. A tsunami warning system based on tiltmeters would give a warning time of 1–4 h.

Das vorliegende Projekt wurde im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem Forschungszentrum Rossendorf (FZR) und der wissenschaftlichen Gruppe von Prof. Melnikon von der Technischen Universität Nishny Novgorod (TUNN) der Russischen Föderation durchgeführt. Es ist Teil des Wissenschaftsunterstützungsprogramms / FSU der Bundesregierung im Rahmen der Beratungshilfe für den Aufbau von Demokratie und sozialer Marktwirtschaft (TRANSFORM). Neue Methoden der Instrumentierung für Zweiphasenströmungen wurden entwickelt: Ultraschall-Wellenleitersonden können zur lokalen Gas- bzw. Dampfgehaltsmessung eingesetzt werden. Der neue Ultraschall-Gittersensor erlaubt eine Visualisierung der Zweiphasenströmung mit ca. 250 Bildern/Sekunde. Sowohl die lokalen Sonden als auch der Ultraschall-Gittersensor können erfolgreich unter den Bedingungen von Wasser-Dampf-Gemisch bei hohem Druck und hoher Temperatur, sowie in anderen Fluiden, wie organischen Flüssigkeiten und Kältemitteln, eingesetzt werden. Darüber hinaus wurden berührungslos arbeitende Wellenleitersonden für die Durchschallung von Rohrleitungen und Dichtesensoren, die auf der Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschall in Wellenleitern beruhen, die sich im Messmedium befinden, entwickelt und getestet. Bei dem gegenwärtigen Stand der Entwicklung können die berührungslosen Sensoren lediglich als qualitativer Nachweis von Gas in einer Flüssigkeitsströmung dienen. Die Funktion der Dichtesensoren wurde anhand von Messungen in verschiedenen einphasigen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte demonstriert. Für einen praktischen Einsatz ist die weitere Verbesserung der elektronischen Signalerfassung erforderlich. Die hauptsächliche Innovation wird durch den Ultraschall-Gittersensor verkörpert, dessen Auflösung mit der von schnellen elektrischen Gittersensoren und ultraschnellen Röntgentomographen vergleichbar ist, während das Gerät selbst sehr robust und preiswert ist.

Für die Untersuchung von transienten Zweiphasenströmungen in Rohrleitungen, bzw. Rohrleitungssegmenten wurden im Fraunhofer-Institut für Umwelt, Sicherheits- und Energietechnik e.V. Oberhausen (UMSICHT) eine Druckstoßanlage als Freiluftanlage errichtet. Diese Anlage besteht aus zwei ca. 200 m langen Rohrleitungen mit den Nennweiten DN50 und DN100. Aufgabe des FZR war die Instrumentierung der Anlage mit Zweiphasenmeßtechnik sowie die Mitwirkung bei den experimentellen Untersuchungen und deren Interpretation. Die Anlage wurde vom FZR mit 16 nadelförmigen Leitfähigkeitssonden, einem neuartigen Gittersensor-Meßsystem und Ultraschall-Aufnehmern ausgerüstet. Mit den Gittersensoren, die 1024 Messungen pro Sekunde ermöglichten, wurde die bisher zugängliche Zeitauflösung hinsichtlich der Erfassung des gesamten Strömungsquerschnitts um etwa eine Größenordnung überboten. Die hinter einer schnellschließenden Klappe auftretenden großräumige Kavitationsblasen wurden visualisiert, deren maximale Ausdehnung in Strömungsrichtung mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und Rohrleitungslänge anwächst. Innerhalb der Kavitationsblase liegt kurze Zeit nach dem Schließen der Armatur eine geschichtete Strömung vor. Die durch den Gegendruck abgebremste und erneut in Richtung auf die Armatur beschleunigte Flüssigkeitssäule prallt als Schwall auf die geschlossene Armatur, wodurch der Kavitationsschlag entsteht. Nachfolgend werden durch Reflexionen der Druckwelle weitere Kavitationsblasen erzeugt. In der Klappe tritt während des Schließvorgangs Kavitation auf. Die charakteristischen Dampfgehaltsverteilungen sind stark transient und weisen ausgeprägte räumliche Verteilungen auf. Auch vor der schnellschließenden Armatur treten unter bestimmten Bedingungen Kavitationsblasen auf, wenn die anfängliche Druckwelle vom Anfang der Rohrleitung als Entspannungswelle reflektiert wird und zurückkehrt.

In order to improve the operational surveillance of a VVER-1000 unit of the Ukrainian nuclear power plant Zaporosh´ye a technical monitoring system has been specified. The system will enable the state regulatory and supervisory bodies to survey the unit operation independently of operators to assess its safety status, and to impose appropriate conditions. Due to its up-to-date configuration the system provides early indication of any operational incident and emission of radioactive materials connected. Based on the system an immediate warning in mergency situations is possible as well as an effective emergency management. For this purpose 49 different operational parameters of the unit, 18 radiological parameters of the unit and the plant site and 6 meteorological parameters are monitored. The monitoring concept and its technical realization are described.

Geowissenschaften

This Scientific Technical Report presents two so-called “Reference reports” produced during the MATRIX project. These reports were provided to the European Commission asdeliverables, namely D8.4 “MATRIX Results I and Reference Report” and D8.5 “MATRIX Results II and Reference Report”. D8.4 presented a series of specific reports outlining theresults of the project, written in a manner accessible not only to the specialist but with a broader audience in mind. D8.5 deals with the risk governance within a multi-hazard and risk context and has since been published. We therefore divide with document in two, where part1 represented the outcomes presented in D8.4 while D8.5 forms part 2.

Some reflections on real-time earthquake information and early warning methods application to risk mitigation are discussed. A list of application and the recent obtained results are discussed. The main seismological problems related to the implementation of the method are outlined.

Earthquake Early Warning Systems (EWS) potentially allow mitigation measures to be carried out from the moment in which a seismic event is detected, depending on the amount of warning time available. Examples of such measures are evacuation of buildings, shut-down of critical systems (nuclear reactors, industrial chemical processes, etc.) and stopping of high-speed trains. In areas close to faults, where seismic EWS are especially relevant, only tens of seconds of warning are available. Such short warning times mean that to be effective a seismic EWS must depend on automated procedures, including those for decision making about whether to activate mitigation measures; the time is too short to require human intervention when the event is first detected. As a result of the automation, careful attention must be paid to the design of the local seismic EWS for each critical facility; in particular, a means of controlling the trade-off between false alarms and missed alarms is desirable. To investigate this trade-off, the consequences of the two alternatives of taking mitigation actions or not acting must be analyzed, accounting for significant uncertainty in the predictions. A feasibility assessment of any proposed regional EWS is of critical importance, and it should involve an examination of whether the requirements, in terms of warning time available and the probability of making wrong decisions, are met. A methodology is presented for estimating the probabilities of making wrong decisions that can be incorporated in a feasibility assessment of proposed EWS. To illustrate the methodology we consider the case of feasibility assessment of a seismic EWS for Southern California. We, also, present a decision-making procedure based on the real-time evaluation of the consequences of taking no action and of activating mitigation measures which is based on the probabilities of false and missed alerts. The threshold at which mitigating actions should be taken is quantified based on a cost-benefit analysis. The method is applied to the M 4.75 Yorba Linda seismic event occurred on 3 September 2002, in Orange County, California.