川滇地区地震活动的统计物理特征

自20世纪80年代以来,现代统计物理与地震学的交叉,为地震预测预报研究提供了新的线索。本文利用国际上近年来发展起来的PI算法、各态遍历性、AMR等统计物理概念和算法,以及RTP分析、基于时-空ETAS模型的随机除丛法和ROC检验等统计地震学方法,考察了川滇地区的地震活动统计物理特征,以为该地区的强震综合预测策略提出建议。     

PI算法用于川滇-安达曼-苏门答腊地区7.0级以上强震危险性预测的回溯性检验

作为一个中长期地震预测方法,基于复杂系统统计物理的图象信息学PI算法近年来广受关注．针对7级以上强震成组和突发交替的川滇地区,考虑将与其构造和地震活动关系密切,且强震频发的安达曼-苏门答腊地区作为统一的强震预测研究区,使用PI算法进行MW7.0及以上预测ldquo;目标震级rdquo;的地震危险性分析．计算中使用了1973年以来的NEIC目录,采用10年尺度的地震活动ldquo;异常学习rdquo;时段和3年尺度ldquo;预测时间窗rdquo;,对预测效果进行了ROC检验．回溯性研究显示,PI预测效果较好,表明将川滇-安达曼-苏门答腊地区作为统一的7以上强震PI预测研究区在统计上具有合理性．从统计物理角度,研究区组合前后的各态遍历性曲线显示,组合后的研究区对PI的适用程度虽不优于单独考虑川滇地区,但优于安达曼-苏门答腊地区．PI图象显示,2008震前可能存在中长期尺度的ldquo;前兆性rdquo;地震活动异常．      

中长期地震预测中的PI算法改进研究及应用

图像信息学PI(Pattern Informatics)算法是一种基于统计物理学的地震预测新方法, 近年来得到了较大发展。 本文探索把此方法与地震活动性网格点密集值方法相结合, 并尝试用于华北地区中长期地震预测。 在预测中, 使用1970—2011年M_L≥3.0区域地震目录, 针对M_S≥5.0预测“目标震级”, 采用15年尺度的地震目录滑动时间窗, 均为3年尺度的地震活动“异常学习”时段和“预测时间窗”, 结合一定时空及震级范围内地震的数量和震中分布因素, 进行地震危险性概率计算。 对该方法的预测效果使用Molchan图表法进行统计检验。 结果表明, 此方法在某些方面优于PI算法, 且在地震趋势分析和中长期预测方面有较好的应用潜力。     

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...     

多方法组合模式对川滇地区强震发生的回溯性检验

使用多方法组合模式对川滇地区近年来的强震进行回溯性检验,并尝试给出川滇地区组合预测的最佳参数模型。首先采用图像信息(PI)法进行全面扫描,从长期尺度上找出地震活动异常的地区;然后采用加卸载响应比(LURR)、态矢量(SV)法进一步估计地震发生的中短期可能;在此基础上使用矩张量加速释放(AMR)法估算地震发生的相关信息。震例研究显示,川滇地区2012-01-01—2014-12-31期间共发生M5.5地震13次,除2013年8月31日云南中甸地震外,其余12次地震均发生在组合方法最终划定的危险区内,且时间、震级也基本一致。这一研究结果表明,相对于单一算法,将不同前兆方法适当组合能够更加明确地为未来地震危险性评估提供信息和约束。     

位于预测区边缘附近的地震统计检验问题

对位于地震预测工作所圈定的地震危险区附近的地震的统计检验问题 ,一直是地震预测研究中一个颇有争议的问题。本文以中国地震局全国年度地震趋势会商的情况为例 ,对这一问题进行了探讨。结果表明 ,将所划定的地震危险区适度扩大 ,即将现有的地震危险区范围向外扩大约 0 5° ,可以显著地提高预测地震的“命中率”。但从统计检验的角度说 ,这样做并不能提高实际地震预测的能力 ,亦即并不能使R值有显著的提高。     

川滇交界地区构造应力场及强震趋势的统计预测

本文对川滇地区中、强震震源机制解和中小地震平均节面解分析，指出川滇地区现今构造应力场在北西－北西西向压应力作用下，以水平剪切错动为主。同时，采用极值理论、最大信息熵、线性预测和灰色理论等方法综合分析，预测川滇地区未来强震的趋势。     

地震前兆统计检验的地震学问题：对目前地震预测问题争论的评述（之二）

在目前前于地震预测的争论中,地震前兆的统计检验是一人重要的问题。我们指出,这个问题不是一个纯粹的统计学问题,而首先是一个地震学问题。通过引入前兆的“分辩率”的概念和讨论地震前兆的统计检验,我们澄清了前兆检验中的“边缘问题”即落在预测区边缘附近的地震究竟是否应当算预测成功的问题。     

PI算法在2021年玛多MS7.4和比如MS6.1地震回溯性检验中的应用

1 研究背景图像信息学(Pattern Informatics,缩写为PI)作为一种判定区域中长期地震危险性趋势的统计物理学算法,以小地震活动强的地震区域作为未来可能发生较大地震的危险区,进行预测时段内的定量研究(蒋长胜等,2008;蒋卉等,2013).     

统计预测、经验预测、物理预测——近期国际地震预测预报研究的启示

从"统计预测"、"经验预测"、"物理预测"的角度讨论了世纪之交地震预测预报研究的国际进展。"统计预测"包括地震预测预报方法的统计检验、"统计地震学",以及统计物理在地震预测预报中的应用;"经验预测"包括搜索可能的前兆异常的尝试、建立将可能的前兆异常现象与地震孕育过程联系起来的简单模型、发现对地震预测预报研究具有重要意义的新现象,以及地球介质变化的动态监测试验;"物理预测"包括地震孕育和发生的物理模型、地震断层带性质的观测和实验研究,以及对震源的直接探测和钻探。讨论了"统计预测"、"经验预测"、"物理预测"之间的关系,对"把经验预测或统计预测变成物理预测"的发展战略提出质疑。     

日本东北MW9.0地震的PI模型参数设置与预测效能回溯性检验

以日本局部地区（32.0°N—46.0°N,136.0°E—148.0°E）为研究区域,应用图像信息（PI）方法,获得了不同计算参数模型下包含2011年3月11日日本东北M_W9.0地震的多组预测窗热点图像。以0.5°×0.5°和1.0°×1.0°的网格尺度和5—10年预测窗长为主要参数变量,并以R值和受试者工作特征（ROC）方法检验不同参数模型下PI方法的预测效能。结果表明,多组参数模型下M_W9.0地震所在预测窗内,其震中所在网格及其摩尔邻近网格均曾出现热点图像,表明PI方法可对日本东北M_W9.0地震作出预测。综合R值评分和ROC检验分析可知,网格尺度相对较大、预测窗长相对较长的模型,其预测效果更好。      

应用统计物理方法分析川滇地区地震危险性

川滇菱形块体及其边界断裂带(21°～33°N,96°～108°E)是中国大陆地震活动最强烈的地区之一,该地区发生的一系列大地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失。文中分别应用基于地震空间相关性和地壳形变场的预测方法分析了该地区未来的地震危险性。由Kagan等(1994)提出的基于地震空间相关性的方法,假定未来发生地震的概率与历史发生地震的频度成正比,根据历史地震目录建立统计学模型估计未来发生地震的概率。回溯性检验表明,这种方法对于评估地震复发周期较短的断裂带的地震危险性有较高的有效性,但对于地震复发周期较长的断裂带,如龙门山断裂带,很难给出一个理想的预期。由Shen等(2007)提出的基于地壳形变场的方法,假定长期地震危险性与地壳构造应变率成正比,根据由GPS观测获得的应变率场建立统计学模型评估未来的地震危险性。回溯性检验表明,川滇地区过去30a间发生的地震与区域应变率的大小没有明显的对应关系,但过去500a间发生的地震与应变率场有很高的相关性,表明由10a时间尺度的大地测量资料得到的地壳应变场可以很好地反映数百a时间尺度的地震危险性。     

兴都库什—帕米尔—新疆中南部地区PI算法的回溯性研究

为考察基于地震统计物理的图像信息学PI算法是否适用于兴都库什、帕米尔和新疆中南部地区的强震预测,并考察地震活动特征,将兴都库什—帕米尔—新疆中南部地区作为一个研究区整体,对该地区1995~2009年的MS6.5以上强震进行了回溯性预测研究。设定截止震级Mc为完整性震级MW4.9,空间网格间距为0.4°×0.4,°时间滑动步长为120天,选取10年尺度的"异常学习时间窗"和3年尺度的"预测时间窗",分别对5个时间段进行计算。利用ROC图表法作为统计检验工具,使用R I算法作为预测结果参照的"零假设"。计算结果表明,PI算法远优于随机预测,可适用于该地区MS6.5以上强震的预测,但PI与RI算法的预测效果差距不大。这一方面说明该地区强震活动可能具有丛集性特征,另一方面,背景地震活动的非平稳性可能是造成PI算法与RI算法效果接近的原因。     

山西地区地震综合概率预测模型及回溯性检验

概率地震危险性分析是对相关区域地震活动水平的估计,是量化地震危险性的有效手段。基于泊松分布模型获得山西地区背景地震概率,结合每个单项方法预测效能获取的指标权重,采用综合概率法得到山西地区基于多种单项预测方法的地震综合概率模型。对 1985年以来山西地区 M_S ≥ 5.0地震进行回溯性检验,结果表明：异常点受控于统一应力场,震前各类（包括测震、形变、电磁以及流体学科）预测指标均存在且表现出准同步性;震级大小与异常数量呈一定正相关性,震级越大,异常指标越多,综合概率值越大。     

基于多学科物理观测的地震概率预测方法在川滇地区的应用

川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地区积累的资料发现,目前川滇地区的资料积累水平与加州地区正在使用的第三版加州地震破裂预测模型（UCERF3）的要求还有差距,但已可进行多学科综合地震概率计算.通过收集川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料,计算了川滇菱形块体及周边地区不同震级地震的长期发生率,在此基础上给出了未来30年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率的分布.结果显示,在目标峰值加速度较低时,鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带和小金河断裂带等川滇菱形块体主要边界带均具有较高的超越概率;在目标峰值加速度较高时,川滇菱形块体东边界的鲜水河断裂带、小江断裂带北段和南段以及莲峰—昭通断裂带仍具有较高的超越概率,但其中安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带中段概率相对较低.最后通过将本研究的结果与前人结果对比,讨论了结果异同的原因.

     

川滇地区地震活动统计单元的新划分

为了地震预测研究的需要,基于区域地震构造的新认识与新资料,在川滇地区重新划分出19个地震区(带).这些地震区(带)的实际意义是可作为地震活动性的地理统计单元.每一地震区(带)的划分除了与具体的、相对独立的活动构造单元相联系外,还考虑了历史及现今强地震的空间分布、现今弱震分布等因素.文中描述了各个地震区(带)的活动构造与历史强震活动背景,以及主要断裂的活动习性.基于这种新的地震区(带)划分方案,对其中两个区(带)在2001年青海昆仑山和1970年云南通海两次大地震前的地震活动进行统计分析,结果表明:依据这种与相对独立活动构造单元紧密关联的地震区(带)的划分方案可获得良好的地震活动前兆信息.     

基于R值和统计分布检验的年度地震危险区个数评估

针对年度地震危险区划定的个数问题开展了一些尝试性研究,旨在从统计学角度给出危险区个数的最佳估值,对年度地震预测实践给出一定参考意见。通过R值评分算法反推出年度地震危险区个数的估算公式,同时改进了传统聚类算法用于识别空间距离较近的地震“丛集区”,在此基础上分别统计中国大陆地区1950—2019年满足目标震级的年度地震发生个数、地震“丛集区”和“孤立发生地震”的个数之和,最后进行多种统计分布模型拟合与检验,结合置信区间确定危险区个数的合理上限。结果表明,由两种统计结果得出的年度危险区个数的参考值也略有差别,第一种基于中国大陆地区东部(107°E以东)M_S5.5、西部(107°E以西)M_S6.0以上地震年度发生率的危险区个数参考值为9个,适用于稍大震级的判定;第二种基于中国大陆地区年度M_S5.0以上地震“丛集区”识别结果的危险区个数参考值为13个,与目前中国地震台网中心使用的个数一致,对判定年度M_S5.0以上地震具有较好的应用实效。     

近十年地震预测的国际研究进展

跟踪和总结地震预测在国际上的研究进展,是调整优化我国自主进行与地震预测相关的科学研究和推进学科建设的重要方式之一。为反映近10年来国际上地震预测研究的进展与变化趋势,通过文献计量学分析、国际科学研究计划介绍和主要研究成果总结等方式,给出我国地震预测相关研究在国际研究体系中可能的位置,并概括了近10年来在全球性科学研究计划主导下国际上取得的主要科学进展,包括预测模型研发、提升预测可操作性、拓展地震减灾应用等方面,极大地丰富了地震预测相关学科的科学内涵并融入经济社会发展的成效,这些将对我国地震预测相关科学研究有着重要的启发意义。     

地震预测CN算法对世界22个地区的预测效能

评估了在世界２２个地区利用地震预测ＣＮ算法进行的中期地震预测。区域的选择取决于可得到的地震目录的质量。由于ＣＮ算法的参量已事先确定并发表,因而对地夺的预测完全可以重复。总的检验结果如下：在发布警报的２６％的时间内,预测的２４次地震中有１１次确定发生了,占４６％。预测的总误差可以用警报总时间和预报失误率之和Ｒ表征。我们得到Ｒ＝０．２６＋（１－０．４６）＝０．８。该Ｒ值比对加州地区的回顾性预测的总误差     

2021年青海玛多MS7.4地震余震预测及效能检验

1 研究背景 2021年5月22日青海玛多地区发生MS 7.4地震,中国地震局针对此次地震快速组织开展了科学考察工作.根据科考阶段性成果交流形成的统一认识,玛多MS 7.4地震的发震断层为昆仑山口—江错断裂,地表破裂段为该断裂东段,即江错断裂段.为对震后震情形势进一步研判以及为前线科考人员提供"跟踪式"科技支撑,此次科考中对余震趋势评估成为一项重要工作内容.