"地震可预测性合作研究"计划:现有成就和发展重点

“地震可预测性合作研究”(CSEP)计划是一个对地震预测模型和预测算法开展前瞻性评估的全球信息化基础设施平台。CSEP的目标旨在提高我们对地震可预测性的理解、推进预测模型的研发、检验关键科学假设及其预测能力,以及改进地震危险性评估水平。自2007年在美国加利福尼亚州成立以来,全球CSEP合作一直在不同的构造环境及全球范围内进行预测实验,目前在四大洲运行4个检验中心,根据预期数据自动、客观地评估模型。这些实验为可操作的地震预测系统和地震危险性模型提供了大量的结果,并为地震的可预测性提供了新的、有时是令人惊讶的见解,还拒绝了对模型的改进。CSEP还开展了评估地震动和危险性模型的初步研究。本文报告了CSEP十年来取得的部分成就,并提出了未来地震活动性优先考虑的事项。     

"地震可预测性国际合作研究"——1.0阶段工作理念及成果

20世纪90年代由世界多个国家的地震学家围绕“地震可否预测”问题进行国际讨论后, 人们开始思考适用于地震预测研究的规则应该有哪些, 尤其是地震学家针对地震预测研究中所采取的途径和工作思路开始发生了变化。 2007年开始的“区域地震似然模型”(Regional Earthquake Likelihood Models, RELM)工作组和由此进一步而来的“地震可预测性国际合作研究”(Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability, CSEP)计划开始之后, 一大批地震预测模型和与评估其预测效能有关的统计检验方法加入进来, 在设立相同的预测规则和使用统一的数据来源下, 通过全球设立不同测试中心的方式, 共同参与到对地震可预测性问题的系统研究中来。 当前, CSEP计划已由开始的1.0阶段发展至2.0阶段, 为使读者了解与这几项国际合作研究相关的工作主旨和发展历程, 本文总结了与CSEP工作1.0阶段相关的工作理念和工作成果以及存在的问题, 以期为下一步工作的开展提供参考。     

中长期地震危险性概率预测中的统计检验方法Ⅱ:N-test和L-test方法

本文介绍了国际“地震可预测性合作研究”CSEP计划中, 用于地震概率预测模型检验的N-test和L-test方法的基本原理、 发展动态。 以地震活动平滑模型(smoothed seismicity model)在新疆天山中部地区的中长期预测结果为例, 本文尝试使用N-test和L-test统计检验方法对预测结果进行评价。 结果表明, 上述方法能够较好地评价预测结果, 并有助于构建更为科学合理的地震预测模型及相关参数设置。     

CSEP混合地震预测模型研究进展及启示意义

近年来,国际上关于地震可预测性研究计划(CSEP)和可操作的地震预测(OEF)等研究结果,促进了地震预测领域的长足发展。在CSEP计划获得的关于地震可预测性研究的成果基础上,基于不同时间尺度预测模型的"混合"模型(Hybrid Model)的概念被提出,并在新西兰和意大利等地区得到快速发展。由于在多数情况下,这种混合模型的预测效能明显优于单一的预测模型,其相应的发展动态和技术思路可能为中国正在开展的地震预测长期发展设计,提供一定的技术参考。     

用于地震可预测性CSEP计划的南北地震带地区地震最小完整性震级Mc研究

为确定“地震可预测性国际合作研究计划”(CSEP)中的“CSEP中国检验中心”研究区范围,本研究采用“完整性震级范围”(EMR)方法研究了2008年10月1日至2011年5月31日期间南北地震带地区的最小完整性震级Mc的空间分布特征,并使用Bootstrap方法评估Mc的不确定度.对该地区整体Mc的研究结果表明,Mc ...     

可操作的地震预测(OEF)国际研究动态综述

对目前国际上正持续开展的"可操作的地震预测"的研究动态,从主要关注的领域、"概率增益"概念的引入、混合模型研发及其在地震减灾中的应用等方面进行了重点介绍。由于OEF是在全球"地震可预测性合作研究"计划基础上逐步发展起来,具有重要的地震预测模型研发的技术基础以及解决地震减灾决策实际问题的实践基础,因此,相关研究动态和技术思路对我国的地震预测预报工作具有重要的启发和借鉴意义。     

中长期地震危险性概率预测中的统计检验方法Ⅰ:Molchan图表法

对中长期地震危险性概率预测结果的统计检验是地震预测预报的重要研究内容,采用通用的统计检验方法是促进地震预测理论、模型"无障碍"交流和发展的必要条件.本文通过对青藏高原东北缘地区PI算法和RI算法回溯性预测结果统计检验的实例,介绍了如何运用CSEP计划中已常规采用的Molchan图表法进行地震概率预测统计检验和分析,并分...     

按照数量、时间、空间和震级对地震预报的综合及分项评估

在确定概率预测性能所用的评分方法中,对数似然法是最常用和最有效的。虽然对数似然得分评估了预报的综合效率,但我们需要进一步评估地震活动如总数量、发生时间、地点和震级等各因素的分项预测效率。为此,基于观测的地震事件,我们使用了条件或边际似然函数。这种分项评分揭示了预报模型的优缺点并说明了必要的改进。将这些得分应用于日本东北太平洋海岸近海MW9.0地震袭击的2011年3月灾难期间的概率预报。然而,该评估说明任何一个前瞻性预报模型都不能完全令人满意。因此,我们进行了另外两种回顾性预报试验来调查原因,包括M9巨大地震后地震活动率模式发生改变的可能性。此外,实验显示了地震可预测性研究合作实验室(CSEP)采用的单日预报规程的技术难点。进一步实验的结果引导我们对可发展为实时预报的地震可预测性研究合作实验室方案及其评估提出具体的修改建议。     

近期国际地震预测预报研究进展的几个侧面

本文从国际组织、国际计划、科学出版物、主要代表性人物及其学术观点、实际地震预测与地震前兆检验等方面，介绍了20世纪90年代后期以来国际上地震预测预报研究进展的几个侧面，这些进展在一定程度上反映了此间地震预测预报研究从“低谷”走向新的发展的思想脉络。     

非线性科学在地震研究中的一些应用

非线性科学应用极其广泛，近年来不少国内外学者将非线性科学应用于地震研究中，对地震现象的非线性问题和复杂性进行了探讨，取得了不少成果。本文对非线性科学在地震的可预测性、地震模型以及地震预报方法的研究方面进行了评述。关于地震的可预测性，有两种观点：一是认为地震是混沌，因而是不可长期确定性预测的；另一种观点认为地震是弱混沌，因而可能是可长期确定性预报的。加卸载响应比地震预报方法抓住了地震的本质，是一种很有希望的方法。     

A Review on the Research Progress in Operational Earthquake Forecasting (OEF) in the World

In this paper, the research progress of the Operational Earthquake Forecasting (OEF) is introduced from the major areas of concern, the concept of probability gain, hybrid model development,and the application to earthquake disaster reduction.Due to the development of OEF based on the global "Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP)" plan, it provides a significant technical foundation for earthquake forecast modeling and a practical foundation for solving the actual problems in earthquake preparedness and disaster mitigation.Therefore, related research and technical ideas provide inspirational and referential significance for earthquake forecasting/prediction.     

地震预测预报研究议程的演变:文献计量分析的启示

本文以Web of Science核心合集为文献源, 分别以1960年1月1日至2017年12月31日、 1968年1月1日至2017年12月31日、 2008年1月1日至2018年9月1日三个时间段的科学文献为分析对象, 借助CiteSpace软件, 讨论了地震预测预报研究的发展进程, 以10年为单位的研究议程的演变, 以及汶川地震以来地震预测预报研究的主要领域, 试图对地震预测预报研究以及相关领域发展战略研究提供一定的参考。 结果显示, 地震预测预报相关科技进程一直处在动态的发展中, 在重大事件的推动下, 每一个时间段中呈现不同的且趋向于多样化的发展趋势, 同时愈来愈向着多种方法并重的更加深入和精细的阶段发展。     

Forecasting Ability of a Multi-Renewal Seismicity Model

The inter-event time (IET) is sometimes used as a basis for prediction of large earthquakes. It is the case when theoretical analysis of prediction is possible. Quite recently, a specific IET model was suggested for dynamic probabilistic prediction of \( M \ge 5.5 \) events in Italy (http://earthquake.bo.ingv.it). In this study we analyze some aspects of the statistical estimation of the model and its predictive ability. We find that more or less effective prediction is possible within four out of 34 seismotectonic zones where seismicity rate or clustering of events is relatively high. We show that, in the framework of the model, one can suggest a simple zone-independent strategy, which practically optimizes the relative number of non-accidental successes, or the Hanssen-Kuiper (HK) skill score. This quasi-optimal strategy declares alarm in a zone for the first 2.67 years just after the occurrence of each large event in the zone. The optimal HK skill score values are about 26 % for the three most active zones, and 2–10 % for the 26 least active zones. However, the number of false alarm time intervals per one event in each of the zones is unusually high: about 0.7 and 0.8–0.95, respectively. Both these theoretical estimations are important because any prospective testing of the model is unrealistic in most of the zones during a reasonable time. This particular analysis requires a discussion of the following issues of general interest: a specific approach to the analysis of predictions vs. the standard CSEP testing approach; prediction vs. forecasting; HK skill score vs. probability gain; the total forecast error diagram and connected false alarms.     

基于MaPInfo的中长期地震预测动态系统

“中长期地震预测动态系统”（MapDEP2000 for Windows)是以强震时－空概率增益综合预测模型与单项地震预测模型的预测效能评价方法为理论基础，以强大的数据为支持，集成桌面地图信息系统（MapInfo0的主要功能而研制完成的运行于Windows9x或以上环境下的地震综合预测系统。系统具有中长期单项预测方法的计算，异常提取，效能评价，概率增益统计，外推预测和概率增益综合预测等计算与各种输入／输出，图形显示等强大而实用的功能，为运用数据库和GIS实现多手段，多尺度，动态和交互的信息综合，进行地震预测提供了一套实用的系统和完整的解决方案，本文对该系统的科学依据，设计思想和主要功能进行了介绍。