中—长期地震预测方法概率增益的评估

对各种不同时空尺度地震预测方法的概率增益Ｋ的评估,是应用地震预测综合概率增益模型的基本研究内容之一。各种尺度地震预测方法可分为空间增益,时间增益和时空增益三种类型,初步研究了概率增益Ｋ的评估方法,给出预测状态概率评估概率增益Ｋ的关系,并得出地震预测方法的Ｒ值评分与概率增益Ｋ的关系     

两种短期概率预测模型在2017年九寨沟7.0级地震中的应用和比较研究

本文选用"传染型余震序列"（ETAS）模型和Reasenberg-Jones（R-J）模型,分别对九寨沟M_S7.0地震序列的模型参数稳定性、余震发生率预测和余震概率预测进行了比较研究,并利用"地震信息增益"（IGPE）、N-test和T-test检验方法对预测效果进行了评价.研究结果表明,ETAS模型和R-J模型的序列参数分别在震后t₂=2.0天和t₂=1.50天后趋于稳定,此次九寨沟M_S7.0地震序列的衰减较为正常;对未来1天的余震发生率预测和余震概率连续滑动预测表明,ETAS模型给出的余震发生率和余震概率数值均低于R-J模型预测结果;IGPE结果显示,ETAS模型在95%的置信区间上预测效果明显优于R-J模型;统计检验结果表明,在序列参数较不稳定的震后早期阶段,ETAS模型预测失效而R-J模型预测效果较好,在序列参数稳定阶段,ETAS模型预测效果较好而R-J模型预测失效.根据上述分析,在与此次九寨沟M_S7.0地震类型相同的地震的余震预测策略上,如可在序列参数不稳定的震后早期阶段使用R-J模型、在此后使用ETAS模型,或可取得较好的预测效果.     

中国大陆强震的早期余震概率预测效能评估与制约因素

为系统地考察中国大陆地区强震之后的早期余震概率预测效能及制约因素,以期开展适合板内地震活跃地区的“可操作”强余震概率预测,服务震后抗震救灾、应急救援等工作,本文采用充分利用震后早期小震信息的Omi-R-J模型对中国大陆的86个强震序列进行系统性的预测效能评估.通过连续分段滑动、拟合和余震发生率预测,对地震序列的早期模型参数、余震预测限度及其制约因素进行了讨论,并利用N-test检验方法开展了分级分段分档预测结果的效能评估.通过对比1天和30天数据拟合参数的相关性发现,b、k、c具有较强的相关性,差别较小,而p值的相关性较弱,这或许和p值表示余震活动在长期内的衰减特性有关,Omi-R-J模型可在震后早期记录相对不完整的阶段更早的获得较为稳定的序列参数;利用Omi-R-J模型对中国大陆强震序列的预测结果显示,Omi-R-J模型对中国大陆早期的强余震具有较好的预测能力,总的预测有效率为81.16%,平均预测有效率为83.82%,预测过少的比例大于预测过多的比例,早期序列发育较差或监测能力有限的区域,其预测效果受到很大制约;地震序列参数k是影响地震数目的关键因素,而地震序列发育程度可能是影响震...     

地震序列早期参数估计和余震概率预测中截止震级Mc的影响：以2013年甘肃岷县—漳县6.6级地震为例

针对“时空传染型余震序列”（英文简称ETAS）模型在地震序列参数的早期特征和余震短期概率预测研究中的应用问题,重点考察了不同截止震级M_c选取对结果的影响.以甘肃岷县—漳县6.6级地震序列的震后1.677天内的早期阶段为例,考察了ETAS模型和修正的Omori-Utsu公式的适用性问题,发现ETAS模型AIC值在各截止震级M_c下均小于修正的Omori-Utsu公式的结果,表明其适用效果更好.设定M_c=M_L1.0,1.1,…,2.5,分别考察了ETAS模型中α值和p值的稳定性,并与2013年芦山7.0级地震序列进行了对比.结果表明,M_c对α值的影响相对较小,p值影响较大.此外,对基于ETAS模型和“瘦化算法”的余震短期概率预测结果进行了N-test检验,结果表明M_c的设定对余震短期概率预测影响较大,对甘肃岷县—漳县6.6级地震,仅当M_c=M_L1.0或M_L1.1时可获得较好的预测结果.由此,在真正的“向前”的预测实践中,需要首先考察不同的M_c下的余震预测效果.     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震早期序列参数分析及强余震概率预测

2019年6月17日四川长宁发生M_S6.0地震, 之后发生了一系列的强余震, 为更好地分析此次地震的序列特征以及强余震的可预测属性, 采用国际上对复杂序列拟合相对较好的“传染型余震序列”(ETAS)模型以及基于Reseanberg-Jones(R-J)模型发展的Omi-R-J模型, 通过连续滑动、 拟合和余震发生率预测, 对地震序列的模型参数稳定性、 预测结果进行了比较研究, 并利用N-test、 T-test检验方法对预测结果进行了效能评估。 结果表明, 相比于其他中强震序列参数, 此次长宁M_S6.0地震序列参数中反映激发能力的αETAS较其他序列明显偏小, 而反映衰减能力的pORJ值和应力累积水平的bORJ值相对较小, 与此次余震序列丰富、 持续时间相对较长相吻合; ETAS和Omi-R-J模型对于复杂序列在[3.0, 3.5, 4.0]三个震级档的强余震仍具有一定的预测能力; 总体的“每个地震的信息增益”(IGPE)计算结果显示, ETAS模型略优于Omi-R-J模型, 前者或更适合复杂地震序列的余震预测。     

基于ETAS模型对青海地区余震预测效能评估的研究

为系统评估青海地区余震短期发生率的预测效能,以及构建适合地震活动特点的余震早期预测策略和预测指标体系,利用国际上当前较为前沿的时间序列ETAS模型和"瘦化算法"对青海地区2009年以来的8个地震的早期余震序列参数进行拟合,并利用N-test检验方法对预测结果进行回溯性的效能评估。研究表明:ETAS模型和"瘦化算法"对青海地区的余震发生率具有很好的预测能力,建议采用3天的预测时间窗,且对序列早期阶段进行应用,或可取得"最佳"的预测效果。     

利用早期余震预测的Omi-R-J方法对2017年四川九寨沟MS7.0地震的应用研究

在地震序列的早期阶段获得科学可靠的余震预测结果,始终是地震预测研究的前沿课题.针对新近发展的Omi-R-J方法的适用性问题,以及相比于传统的Reseanberg-Jones （R-J）模型在地震序列参数拟合、余震预测效能上的差异等问题,本文以2017年四川九寨沟M_S7.0地震序列为例,利用多时间窗的连续滑动拟合、预测和检验,以及通过构建重采样随机地震序列目录的系统检验等方式,开展了应用研究和比较研究.结果表明：相比于R-J模型,Omi-R-J方法可在余震记录较不完整的地震序列早期阶段获得稳定、可靠的序列参数,p值、c值和b值的标准差相比于R-J模型参数明显减小.N-test方法检验结果表明,在R-J模型等传统方法无法获得预测结果的地震序列早期阶段,Omi-R-J方法预测结果可以较高的比例通过N-test检验,在后续时段的预测效果也明显优于R-J模型.利用随机地震序列目录的测试结果表明,余震记录完整性下降对Omi-R-J方法预测结果的影响相对较小,在全部时段的完整性下降的影响高于在部分时段的完整性下降.上述结果对进一步地将Omi-R-J方法应用在震后早期余震预测中具有一定科学借鉴意义.     

基于速率-状态依从摩擦定律的前郭震群余震活动率及模型参数相关性研究

基于速率-状态依从摩擦定律的地震活动率时空预测模型,以同震库伦应力变化作为模型初始应力扰动,模拟了2013年吉林前郭MS5.8震群的余震活动率变化。考虑模型参数相关性,在模拟中采用2种不同的拟合方案,一是余震持续时间t_a不固定条件下的拟合,二是余震持续时间t_a固定条件下的拟合。结果显示,t_a不固定条件下的拟合方式可获得较好的AIC评价,适用于震后早期的趋势判定; t_a固定条件下的拟合计算耗时更短,拟合误差更小,理论模拟结果与前郭震群实际地震时序特征更为吻合。采用该方案对截至2016年10月24日的余震活动率变化进行了回溯性预测检验,结果显示模型预期的余震日频次与实际记录呈较好的正相关关系。研究还发现,主震破裂面附近的同震应力影区导致震后早期模型预测值相对于实际偏低,说明前郭序列余震活动可能还存在其他触发机制。     

基于经验模型和物理模型研究2013 M_S7.0芦山地震余震序列

基于中国地震台网中心2013 MS7.0芦山地震余震数据我们首先确定了余震空间分布范围并根据G-R关系计算了主震后半小时内的完备震级Mc=3.5,并且得到了ML≥3.5和ML≥3.0的地震在2001年至芦山地震前的背景场地震发生率.通过Omori-Ustu经验定律和两种Dieterich模型对芦山地震余震发生率的拟合,我们发现阶梯型Dieterich模型只能模拟p=1的情况,从而造成了模拟曲线与观测数据的差别;前人研究表明震后滑移同样是产生余震的原因,如果假设余震序列由主震静态剪应力Δτ和震后滑移共同作用所产生,我们数值模拟得到的对数型Dieterich模型能够较好地推断余震发生率R随时间t增加而衰减的趋势,能够从物理机制上解释MS7.0芦山地震余震序列衰减指数大于1这一现象.通过对数型Dieterich模型的拟合并结合Andrews的方法,我们还得到MS7.0芦山地震Aσ约为0.155 MPa,ta约为8.4年,这一值与前人研究结果十分接近.     

余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响

本文以东北、华北及川滇地区为例,系统研究了余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响.采用基于传染型余震序列模型(ETAS)的蒙特卡罗模拟方法,模拟了包含余震和不包含余震的两套地震序列,然后以模拟地震目录为基础输入,采用基于空间光滑地震活动性模型的地震危险性分析方法计算了两套地震危险性结果——PGA(Peak Ground Acceleration,峰值加速度),通过分析比较这两套PGA的绝对差值和相对差值来研究余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响.研究结果表明余震对50年超越概率10%地震危险性计算结果的影响均值为6%左右,最大可达10%,并且随着超越概率水平的提高,余震影响也越大.弱地震活动区余震对概率地震危险性分析的影响要高于强地震活动区.研究结果还进一步揭示两套PGA结果绝对差值的最大值约为15 cm·s~(-2),且出现在高PGA区,这意味着余震对概率地震危险性计算结果不会产生显著影响.因此在地震区划或一般性地震危险性分析中可考虑不用删除余震.     

芦山两次强震序列活动特征及余震预测效能对比分析

利用可充分考虑小震信息的Omi-R-J模型,对2013年芦山M_S7.0地震和2022年芦山M_S6.1地震序列活动特征进行对比分析,发现芦山M_S7.0地震序列较芦山M_S6.1地震序列完备性随时间变化更加明显,震后早期检测能力较低,两次地震序列稳定时段检测得到的完整性震级均为1.8级左右。芦山两次地震序列p值差异较小,展示了相对正常的衰减过程;芦山M_S7.0地震序列k值明显大于芦山M_S6.1地震序列,这或许与芦山M_S7.0地震较为发育的余震或强余震有关;芦山M_S7.0地震序列b值小于芦山M_S6.1地震序列,表明M_S7.0地震之后芦山地区仍处于较高的应力状态,而M_S6.1地震之后应力处于相对较低的水平。利用N-test方法开展效能评估,结果显示,两次地震序列初期阶段余震发生率展示了较好的预测效能,基于震后初期1天内的数据开展的未来1天的余震预测中,仅有1...     

四川理塘水温强震前异常变化特征及效能检验

1976年以来,四川理塘温泉水温观测积累了大量的观测资料及异常变化信息。通过对理塘温泉周边7级以上地震前理塘水温原始观测值出现的显著变化进行总结,发现理塘温泉水温在多次7级以上地震前均出现了大幅度破年变下降,下降变化幅度超过5℃,持续低值状态时间超过半年。同时,利用Molchan图表法计算理塘水温的原始观测值、一阶差分原始值及绝对值、去趋势差分值、滑动值,并对经验模式和Dobrovolsky地震能量模型所选取的2个地震目录分别进行了检验和分析,计算时间占有率、预测效能和概率增益等参数。结果显示,由于经验模式条目少于Dobrovolsky地震能量模型所筛选的条目,计算出的预报效能整体高于Dobrovolsky地震能量模型,而其中一阶差分原始值及绝对值检验结果较好,其差分绝对值在阈值为4.89℃时的预报效能为0.6,证明理塘水温短时间内温度大幅变化与周边地震存在对应关系,该阈值也较为接近经验预报的相关阈值。     

改善短期地震预测的混合模型

短期地震概率（STEP）预测模型将大森-宇津余震衰减关系和古登堡～里克特频度-震级关系应用到地震丛集。这个模型主要用来预测余震活动,而依赖于时间不变的背景模型预测大多数主震。另一方面,长期地震预测模型EEPAS（根据尺度每个地震都有前兆）利用前兆尺度增加现象及相关的预测标度关系,取决于震级的大小可提前数月、数年或数十年预测主震。这两种模型均显现出比地震活动性不随时间变化的模型可提供更多的信息。通过将这两种模型混合在一起,我们期望形成包含更多信息的短期预测模型。本优化混合模型利用了加利福尼亚州1984～2004年间改进的国家地震系统目录,是一种预测M≥5．0级地震的凸线性组合,其中EEPAS预测量为0．42,STEP预测量为0．58。这种混合模型与每一种单独模型相比,平均概率增益大于2。数种不同的混合模型将提交到南加州地震中心的地震预测能力研究合作实验室（CSEP）检测中心,用以确定该结果是否由这些模型对未来地震的实时检测产生出。     

水库地震的综合概率增益预测法研究

在水库地震预测中首次引进了地震概率增益综合预测模型,叙述了该方法的基本原理;探讨了影响水库地震最大震级发生的因素;结合中国水库及其水库地震震例资料,对水库地震综合影响因素E值、库容、库水深度因素或指标预测水库地震最大震级的效能R值和经验概率增益K值进行了统计和评价,表明概率增益综合预测能够对各种预测方法预测水库地震的效果进行定量分析。在此基础上,选择国内外若干水库进行了水库地震最大震级回溯性检验,表明该方法作为一种新的水库地震最大震级预测方法是可行的     

由人工目录检验平静以后的前震导致的地震概率增益

分析了由意大利地震监测台网１５ａ的预测所取得的资料,通过简单算法来确定前兆－震前发生之后主震发生的比率。前光是在一段平静期之后的中等地震。观测到的前震数依赖于平静的空间范围Ｒ１和附时间范围Ｔ１。对给定的一组数据,通过优化这些参数,可以得出前兆（前震）发生之后对应地震的比率的最高值。我们通过最优化处理,得出的概率增益（Ｇ）大于１００。淡了评价影响Ｇ值的有关因子,使用人工目录检验了我们的方法。该目录通     

基于BIM的建筑地震受损程度评估模型设计

由于在变形和累积耗能的建筑地震受损程度评估模型,是将建筑划分为五个状态水平,未研究建筑环境性能,评估结果误差较大。因此设计基于BIM的建筑地震受损程度评估模型,采用基于BIM的建筑环境研究与评估方法,考虑建筑环境性能,基于这个思路,依据混凝土单轴Mazars损伤模型,获取三轴状态中的损伤演化方程,得到应变大于损伤阈值时损伤演化方程增量形式,构建混凝土损伤评估模型。经实验证明,所设计模型在地震峰值加速度小于0.31g时,建筑结构大致无缺,在峰值加速度是0.61g时,建筑地震受损指数超过0.8,建筑倒塌;所设计模型评估的平均误差低于0.03,平均评估时间是2.86 s,说明所设计模型能够有效评估建筑地震受损程度,且精度和效率较高。     

河北及邻区地震时空概率增益综合预测研究

结合地震空间分布非均匀性指标Kcv值预测方法和图像信息学算法对河北及邻区2013~2017年ML≥5.0地震发生概率增益进行预测。根据河北及邻区40多年的地震观测资料,对地震空间分布非均匀性指标Kcv值进行了空间扫描和震例统计,得到了此方法应用于河北地区的预测效能,并对河北及邻区2013~2017年ML≥5.0地震发生概率增益进行了预测;对图像信息学算法在研究区进行了地震危险性概率预测的回溯性检验,得到了此方法应用于研究区的预测效能R值及概率增益K值,并进行了5年尺度的地震危险性预测。在上述2个单项预测方法的基础上,基于概率增益综合预测模型,得到了5年尺度河北及邻区ML≥5.0地震发生概率增益的综合预测结果。     

K_(cv)值在河北及邻区地震预测中的应用研究

地震空间分布非均匀性指标Cv值作为一种有效的预测指标近几年来得到了广泛应用。然而受空间分布的事件样本数大小的影响,Cv值会有所改变。本文采用Cv值标准化后的Kcv值,统计了河北及邻区的地震事件空间非均匀性分布,并与地震时空概率增益综合预测模型相结合,进行研究区地震预测。依据河北及邻区40多年的地震观测资料进行了Kcv值扫描和震例统计,研究了该方法应用于河北地区的预测效能及最优时间尺度。对研究区2008—2012年M5及以上地震的概率增益、地震发生概率预测与实际地震发生情况的回溯性检验结果表明,此方法应用于河北地区地震发生概率的预测是可行的。依据上述方法,对2013—2017年河北及邻区M5及以上地震发生的概率增益和地震发生概率进行了预测。     

地震统计模型的年概率增益评估

根据Vere Jones提出的随机过程中信息增益的计算方法,研究了它与地震预测中常用的概率增益方法的联系;在此基础上,提出了计算地震活动统计模型的年概率增益方法,并将该方法应用于全过程指数增长的非稳态泊松模型和应力释放模型．此外,依据随机变量反函数的模拟方法,还给出了应力释放模型的预测方法．      

2017年九寨沟MS7.0地震余震危险性概率分析

本文介绍了余震危险性概率分析的概念,完整列出其相关公式的解析表达式并阐述了余震危险性概率分析的具体方法。以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,首先,求得该地震余震序列的相关参数,结果显示:九寨沟M_S7.0地震余震序列理论最大余震震级约为M_L5.3;b值约为0.784 1,明显低于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高;p值约为1.109 7,明显高于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次,计算此次地震余震与主震释放能量的比例关系,结果显示:在九寨沟M_S7.0地震事件中,截止到10月22日约99.69%的能量为主震所释放,0.31%的能量为余震所释放。最后,利用九寨沟M_S7.0余震序列参数结果并结合衰减关系,分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率,结果显示:随着断层距增加,在相同时间间隔内超越概率的值呈下降趋势;在震后第一天内余震危险性最高,随着震后时间增加,相应的超越概率值呈现出明显下降趋势,表明九寨沟M_S7.0地震余震危险性主要来自早期余震。本文的相关成果可以为震后地震危险性分析提供参考,并为短时间内应急救援及灾后重建提供辅助决策意见。