The spatio-temporal evolution of eight seismicity populations, preceding and following moderate earth- quake sequences occurred in NE-Italy and W-Slovenia, are investigated by means of the normalized Shannon entropy and the fractal dimension. Three phases are recognized in the temporal seismic series. The period preceding the mainshock is characterized by oscillations of the Shannon entropy around a nearly constant level and by fluctuations of the fractal dimension. The phase of mainshock and aftershock sequences is characterized by a significant decrease of the Shannon entropy. A simultaneous marked decrease of the fractal dimension is observed in five cases. After the sequence, the entropy recovers the nearly constant trend before the mainshock and the fractal dimension is characterized by fluctua- tions. We interpreted the fluctuations of the normalized Shannon entropy and the fractal dimension caused by the coupling between the stress field and the mechanical heterogeneities of the crust that results in spatial and temporal fluctuations of the strain energy.

L'entropia di Shannon normalizzata e la dimensione frattale sono usate per studiare l'evoluzione spazio-temporale di otto dataset di sismicità, che precedono e seguono sequenze moderate di terremoti avvenute in NE-Italia e W-Slovenia. Si riconoscono tre fasi nella serie sismica temporale. Il periodo precedente al mainshock è caratterizzato da oscillazioni dell'entropia di Shannon attorno a un livello pressoché costante e dalle fluttuazioni della dimensione frattale. La fase delle sequenze di mainshock e di afterhock è caratterizzata da una significativa diminuzione dell'entropia di Shannon. In cinque casi si osserva una simultanea diminuzione marcata della dimensione frattale. Dopo la sequenza, l'entropia recupera la tendenza quasi costante prima del mainshock e la dimensione frattale è caratterizzata da fluttuazioni. Abbiamo interpretato le fluttuazioni dell'entropia normalizzata di Shannon e la dimensione frattale causata dall'accoppiamento tra il campo di stress e le eterogeneità meccaniche della crosta che si traduce in fluttuazioni spaziali e temporali dell'energia di deformazione.

Information entropy of earthquake population in northeastern Italy and western Slovenia.

Barnaba C;Gentili S;Rossi G
2017

Abstract

L'entropia di Shannon normalizzata e la dimensione frattale sono usate per studiare l'evoluzione spazio-temporale di otto dataset di sismicità, che precedono e seguono sequenze moderate di terremoti avvenute in NE-Italia e W-Slovenia. Si riconoscono tre fasi nella serie sismica temporale. Il periodo precedente al mainshock è caratterizzato da oscillazioni dell'entropia di Shannon attorno a un livello pressoché costante e dalle fluttuazioni della dimensione frattale. La fase delle sequenze di mainshock e di afterhock è caratterizzata da una significativa diminuzione dell'entropia di Shannon. In cinque casi si osserva una simultanea diminuzione marcata della dimensione frattale. Dopo la sequenza, l'entropia recupera la tendenza quasi costante prima del mainshock e la dimensione frattale è caratterizzata da fluttuazioni. Abbiamo interpretato le fluttuazioni dell'entropia normalizzata di Shannon e la dimensione frattale causata dall'accoppiamento tra il campo di stress e le eterogeneità meccaniche della crosta che si traduce in fluttuazioni spaziali e temporali dell'energia di deformazione.
The spatio-temporal evolution of eight seismicity populations, preceding and following moderate earth- quake sequences occurred in NE-Italy and W-Slovenia, are investigated by means of the normalized Shannon entropy and the fractal dimension. Three phases are recognized in the temporal seismic series. The period preceding the mainshock is characterized by oscillations of the Shannon entropy around a nearly constant level and by fluctuations of the fractal dimension. The phase of mainshock and aftershock sequences is characterized by a significant decrease of the Shannon entropy. A simultaneous marked decrease of the fractal dimension is observed in five cases. After the sequence, the entropy recovers the nearly constant trend before the mainshock and the fractal dimension is characterized by fluctua- tions. We interpreted the fluctuations of the normalized Shannon entropy and the fractal dimension caused by the coupling between the stress field and the mechanical heterogeneities of the crust that results in spatial and temporal fluctuations of the strain energy.
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