GEM risk global datasets and OpenQuake risk modeling, GEM Reveal 2013, Helen Crowley


Published on

GEM risk global datasets and OpenQuake risk modeling

Published in: Technology, Business
1 Like
  • Be the first to comment

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

GEM risk global datasets and OpenQuake risk modeling, GEM Reveal 2013, Helen Crowley

  1. 1. GEM risk global datasets and  OpenQuake risk modeling the GEM Risk team, the GEM IT Team and the  community of scientists and engineers..
  2. 2. An international scientific community is developing risk  datasets and tools: USGS Stanford  Uni. ImageCat ERN‐AL CIESIN BGS BCIT Kyoto Uni.  Geoscience Australia GNS UN‐HABITAT UCL NTUA KOERI GFZ SPA Risk PUC WAPMERR JRC Uni. Pavia CREDUni. Cambridge CAR Uni.  Colorado EERI/WHE Uni. Nottingham
  3. 3. Buildings vary around  the world, but they  have a common set of  characteristics:  taxonomy
  4. 4. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  5. 5. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  6. 6. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  7. 7. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  8. 8. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  9. 9. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  10. 10. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  11. 11. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  12. 12. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  13. 13. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  14. 14. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  15. 15. TaxT v3.1,  by Vitor Silva
  16. 16. A comprehensive online glossary helps users understand the  meaning of each building taxonomy term
  17. 17. GEM Building Taxonomy Reports
  18. 18. 217 reports from 49 countries.. Building taxonomy reports received through World Housing Encyclopedia / EERI outreach effort
  19. 19. GEM building taxonomy used to develop exposure  models through paper forms and mobile/desktop “apps”
  20. 20. Android tool Map  interface
  21. 21. Android tool Use integrated camera to take a  picture of the building
  22. 22. Android tool Building  photograph
  23. 23. Android tool Data  collection  form
  24. 24. Android tool Standardised  GEM data  model  format
  25. 25. Windows tool
  26. 26. Windows tool
  27. 27. Working with satellite data – footprint extraction tools
  28. 28. Thailand (Com/Ind) Thailand (Res) Pakistan (Mixed) Chile (Mixed)
  29. 29. Remote Sensing Tools Sampling & Field Tools Global Exposure  Database  Building‐by‐Building (Level 3) Putting it all together to develop exposure data and models
  30. 30. Mapping Schemes Tool Remote Sensing Tools Sampling & Field Tools Putting it all together to develop exposure data and models Global Exposure  Database  City/Region Models (Level 2)
  31. 31. A Global Exposure Database with varying levels of  resolution, from country‐based to individual buildings..
  32. 32. Level 0 and 1 are country and sub‐country and use  population as proxy for building density and spatial  distribution Population Density for the year 2000  (GRUMP)
  33. 33. Dwelling fractions (percentage of population in different  building typologies) are produced at level 0 (country)  and level 1 (sub‐country) level Rural Non‐residential  Urban Non‐residential  Rural Residential  Urban Residential 
  34. 34. Level 0 dwelling fractions –100% global coverage  (source: PAGER, some countries have updated fractions  based on UN‐HABITAT wall/roof census data)
  35. 35. Level 1 dwelling fractions – 35% global coverage 
  36. 36. Level 1 dwelling fractions – 35% global coverage 
  37. 37. Average number of people  per dwelling Average floor area per dwelling: Average floor area per capita Study Region facts (almost 100% coverage at Level 0) Floor area (m2)
  38. 38. Global layer of number of buildings, area of buildings,  replacement cost of buildings, and fractions to  distribute these parameters between different building  typologies Global coverage of Level 0 by end of 2013, Level 1  expected to grow with time..
  39. 39. How should we estimate the physical vulnerability of  structures around the world?
  40. 40. Use the database of existing empirical, analytical and  expert opinion fragility and vulnerability functions that  is being developed
  41. 41. Use the guidelines for developing new fragility and  vulnerability functions Empirical methods Analytical methodsEmpirical‐national methods Expert elicitation methods
  42. 42. Empirical guidelines offer approaches for combining  observed damage and loss data with observed ground  motions.. Fraction of buildings > Damage State 3 Macroseismic Intensity (MMI)
  43. 43. Two expert elicitation workshops
  44. 44. Japan Iran India Italy California Greece Light shaking Severe shaking FatalityRate Empirical‐national guidelines use regression analysis to  relate observed macroseismic intensity with fatality and  economic loss data from past events ..
  45. 45. Analytical guidelines offer different approaches to  modelling structures..
  46. 46. and different approaches to analytically estimating  response and damage.. 
  47. 47. A full spectrum of earthquake consequences from past  earthquakes is being collected ‐ for deriving and/or  validating vulnerability functions
  48. 48. 64 events from 1970‐2011, plus 1923 Japan and 1967 Caracas
  49. 49. 64 events from 1970‐2011, plus 1923 Japan and 1967 Caracas
  50. 50. 64 events from 1970‐2011, plus 1923 Japan and 1967 Caracas
  51. 51. ShakeMap Atlas 2.0
  52. 52. Critical Buildings and Infrastructure
  53. 53. Critical Buildings and Infrastructure
  54. 54. Exposure Vulnerability Consequences taxonomy taxonomy A wide range of use cases
  55. 55. Exposure Consequences 1. Use tools to collect data in the field, develop  models and contribute to databases
  56. 56. Vulnerability guidelines 2. Use guidelines to develop new vulnerability functions,  and contribute these to the vulnerability database
  57. 57. Vulnerability Consequences taxonomy guidelines 3. Use data from the  consequences database to  develop new vulnerability  functions…
  58. 58. Vulnerability Consequences taxonomy 4. Compare vulnerability functions with data  from the consequences database
  59. 59. Exposure Vulnerability taxonomy OpenQuake Engine 5. Download exposure models and  vulnerability models to run risk calculations  with the OpenQuake Engine
  60. 60. OpenQuake Engine v1.0 Scenario risk calculator, featuring ground motion residual  and vulnerability uncertainty correlation
  61. 61. D5 D3 D1 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% RCLRPC RCMRPC RCHRPC RCLRC RCMRC RCHRC OpenQuake Engine v1.0 Scenario damage calculator, featuring the use of fragility  functions to derive damage distributions
  62. 62. Calculations for Tunis city by an OpenQuake engine user Low  probability of  collapse High  probability of  collapse Calculations by Ahmed Ksentini, Tunisia
  63. 63. 0.01 0.1 1 0.00E+00 4.00E+09 8.00E+09 1.20E+10 Probabilityofexceedancein50years Aggregated Economic Losses (EUR) Type B Type C Type D No correlation Correlation in the ground  motion and vulnerability Only correlation of the  ground motion residuals OpenQuake Engine v1.0 Probabilistic event‐based risk calculator for portfolio loss  exceedance probability calculations, featuring ground  motion residual and vulnerability uncertainty correlation
  64. 64. OpenQuake Engine v1.0 PSHA‐based risk calculator, for rapid asset‐specific loss  exceedance probability calculations Loss map for a 10% probability of  exceedance in 50 years. Loss map for a 1% probability of  exceedance  in 50 years.
  65. 65. OpenQuake Engine v1.0 Retrofitting benefit‐cost calculator, to guide decisions on  where and when retrofitting makes sense BenefitNo  Benefit Benefit‐Cost Ratio
  66. 66. We plan to use the global uniform hazard map, global  exposure database (level 0) and a set of global  vulnerability functions to develop a global risk map low medium high