Regional characteristics of observable foreshocks

Abstract

Measures of foreshock occurrence are systematically examined using earthquake catalogs for eight regions (Italy, southern California, northern California, Costa Rica, Onshore Japan, Alaska, Turkey, and Greece) after imposing a magnitude ≥ 3.0 completeness level. Foreshocks are identified using three approaches: a magnitude-dependent space + fixed-time windowing method, a nearest-neighbor clustering method, and a modified magnitude-dependent space + variable-time windowing method. The method with fixed-time windows systematically yields higher counts of foreshocks than the other two clustering methods. We find similar counts of foreshocks across the three methods when the magnitude aperture is equalized by including only earthquakes in the magnitude range M*−2≤ M< M*, in which M* is the mainshock magnitude. For most of the catalogs (excluding Italy and southern California), the measured b-values of the foreshocks of all region-specific mainshocks are lower by 0.1–0.2 than b-values of respective aftershocks. Allowing for variable-time windows results in relatively high probabilities of having at least one foreshock in Italy ( ∼ 43%–56%), compared to other regional catalogs. Foreshock probabilities decrease to 14%–41% for regions such as Turkey, Greece, and Costa Rica. Similar trends are found when requiring at least five foreshocks in a sequence to be considered. Estimates of foreshock probabilities for each mainshock are method dependent; however, consistent regional trends exist regardless of method, with regions such as Italy and southern California producing more observable foreshocks than Turkey and Greece. Some regions with relatively high background seismicity have comparatively low probabilities of detectable foreshock activity when using methods that account for variable background, possibly due to depletion of near-failure fault conditions by background activity.Se examinan sistemáticamente las medidas de ocurrencia de preconmociones utilizando los catálogos de terremotos de ocho regiones (Italia, sur de California, norte de California, Costa Rica, Japón, Alaska, Turquía y Grecia) después de imponer un nivel de integridad de magnitud ≥ 3,0. Se identifican los presismos utilizando tres enfoques: un método de ventana de tiempo fijo + espacio dependiente de la magnitud y un método de agrupación de vecinos más próximos. El método con ventanas de tiempo fijo produce sistemáticamente recuentos más altos de presismos que los otros dos métodos de agrupación. Encontramos recuentos similares de presismos en los tres métodos cuando la apertura de magnitudes se iguala incluyendo sólo terremotos en el rango de magnitud M*-2≤ M< M*, en el que M* es la magnitud del sismo principal. Para la mayoría de los catálogos (excluyendo Italia y el sur de California), los valores b medidos de los presismos de todos los sismos principales específicos de la región son menores en 0,1-0,2 que los valores b de las respectivas réplicas. Si se tienen en cuenta las ventanas temporales variables, se obtienen probabilidades relativamente altas de que se produzca al menos una pre-sacudida en Italia ( ∼ 43%-56%), en comparación con otros catálogos regionales. En regiones como Turquía, Grecia y Costa Rica, las probabilidades de que se produzcan presismos disminuyen hasta el 14%-41%. Se observan tendencias similares cuando se requieren al menos cinco sismos iniciales en una secuencia para ser considerada. Las estimaciones de las probabilidades de sismos iniciales para cada sismo principal dependen del método; sin embargo, existen tendencias regionales consistentes independientemente del método, con regiones como Italia y el sur de California produciendo más sismos iniciales observables que Turquía y Grecia. Algunas regiones con una sismicidad de fondo relativamente alta tienen probabilidades comparativamente bajas de actividad de presismo detectable cuando se utilizan métodos que tienen en cuenta el fondo variable, posiblemente debido al agotamiento de las condiciones de falla cercanas al fallo por la actividad de fondo.