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。     

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.     

晋冀蒙交界地区余震短期发生率的预测效能评估和预测策略研究

为系统地考察晋冀蒙交界地区余震短期发生率预测的效能,以及构建适合区域地震活动特点的地震预测策略和预测指标体系,本文利用当前较为前沿的ETAS模型和"瘦化算法",采用连续滑动预测和N-test检验方法系统评估预测效能的方式,对晋冀蒙交界地区1980年以来的8个地震序列进行了回溯性研究.研究结果表明:ETAS模型和"瘦化算法"对该地区的余震发生率具有一定预测能力,预测"过少"的比例较低,但预测"过多"的比例较高;在主震发生后的早期阶段预测效果较好,但预测效能随着序列的持续时间显著下降;适度增加预测时间窗长可改善预测"过少"的情况,但对预测"过多"的情况改善不明显.此外,高阶余震激发能力偏弱,可能是晋冀蒙交界地区ETAS模型和"瘦化算法"预测效能偏低的原因之一.作为余震短期发生率预测的可能策略,建议在该地区的ETAS模型和"瘦化算法"预测应用中,采用3天的预测时间窗、仅对序列早期阶段进行应用,且重点关注"不低于"相应预测地震数目的底线思维,可能更具有现实意义.     

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...     

2013年芦山MS7.0地震序列参数的早期 特征: 传染型余震序列模型计算结果

为考察2013年4月20日芦山M_S7.0地震震后序列参数的早期特征, 利用“传染型余震序列”(ETAS)模型和最大似然法进行了参数估计. 设定截止震级M_c=M_L2.0, 拟合时段为震后0.31—24.12天, 计算获得α=1.89, p=1.22, 同时利用最大似然法估计获得b=0.72. 与中国大陆地区其它中强震的余震序列参数的比较表明, 芦山M_S7.0地震序列参数表现为触发次级余震的能力较弱和序列衰减速率较快的特征, 反映出余震区相对较高的应力水平. 为检测结果的稳定性, 设定不同的截止震级M_c以及不同的拟合截止时间, 分别进行参数拟合和参数标准差估计. 结果表明, M_c的选取对α值影响明显, 对p值影响则较小. 此外, 震后10天内获得的参数拟合结果随时间变化较为明显, 而其后各参数变化总体较为平稳.      

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。     

早期余震预测Omi-R-J方法的应用策略研究

正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,本研究以2017年四川九寨沟MS7.0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:     

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.     

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.     

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...     

2020年4月1日四川石渠5.6级地震总结

系统梳理2020年4月1日四川石渠5.6级地震震前地震活动异常特征、地球物理观测异常以及区域构造情况,结果如下:①地震活动:石渠5.6级地震震中区域属于历史弱震区,震前出现前兆震群,也是其前震活动;②地球物理观测:出现8项异常,其中形变5项,电磁3项,且电磁异常对于该地震具有预测意义;③综合方法:地震发生前,震中附近存...     

2021年3月19日西藏比如MS 6.1地震总结

2021年3月19日西藏比如MS 6.1地震发生在班戈—安多地区的安多盆地南缘断裂附近,震源机制解反演结果显示,本次地震为近东西走向断层产生正断兼走滑型错动的结果,与区域构造特征一致;截止至4月15日,地震序列跟踪发现,主震与余震震级差为1.4,主震释放能量占序列的98.96％,表明6.1级主震释放了此次地震序列的绝大...     

2014年鲁甸6.5级地震成因、破裂特征和余震分布特征的库仑应力作用

根据2014年鲁甸M_S6.5地震的区域构造和余震共轭分布特征,本文首先计算了1733年小江断裂带北段M7.75地震,1850年则木河断裂带M7.5地震和1974年马边M_S7.1地震对鲁甸M_S6.5地震震源机制解两个节面的黏弹性库仑应力作用,结果显示NNW向发生主破裂的包谷垴-小河断裂受到这3次地震,尤其是1850年M7.5地震明显的库仑应力作用,我们认为则木河断裂的高速左旋走滑运动以及7级以上强震的重复发生对于包谷垴-小河断裂的强震孕育和断裂演化方面具有促进作用;然后分析了鲁甸6.5级地震的共轭破裂与余震分布特征,并分别计算了两个共轭破裂面单独破裂对另一破裂面的库仑应力作用,结果显示NEE向破裂促进NNW向破裂的发生,而NNW向破裂后则阻碍了NEE向破裂的进一步发展,最终发展成以NNW向破裂为主的共轭破裂事件;最后计算了共轭破裂产生的库仑应力变化对余震的影响,认为位于NEE向破裂面西侧的余震集中分布主要是由于应力触发作用而形成.     

威远MS 5.4地震序列活动特征与成因分析

通过对威远M_S 5.4地震背景与活动特征研究,表明自贡地震监测中心加强流动监测提高了威远M_S 5.4地震序列地震参数的精度和地震信息报送的准确性。威远M_S 5.4地震前经历了区域地震平静至活跃、再发震的过程,威远M_S 5.4地震为一般主—余型地震,其ρ、b值异常可能反映了其后将发生资中M_S 5.2地震。威远M_S 5.4地震序列及其附近的华蓥山断裂地震带和马边地震带震后时间扫描地震学参数均正常,威远M_S 5.4地震区近期再次发生更大地震的可能性较小;并认为威远M_S 5.4发震断裂为荣县—威远基底断裂,华蓥山断裂带及其附近荣县—威远—资中地区2018年开始的4—6级地震活跃与川西地区东昆仑断裂带2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震的发生存在呼应关系。     

2014年鲁甸MS6.5地震前后地震活动性

2014年 8月3日在云南省鲁甸县发生M_S6.5地震,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.关于鲁甸地震的起因,特别是鲁甸地震与溪洛渡水库之间的关系存在一些争议.分析中强地震前后地震活动性的变化可以为判断主震起源提供一定的依据.然而,由于鲁甸地震震中附近固定台站数目少、台站距离震中远及主震后尾波干扰等因素的影响,会造成地震目录的缺失,从而可能影响地震活动性的可靠分析.为了获得更加完备的地震目录,本文采用模板匹配方法对鲁甸地震前后小地震进行了搜索和识别.以台网目录中的541个事件作为模板,在主震之前33天到主震后5天的连续波形中识别出991个未在目录中列出的地震,使余震的完备震级从1.8降低到1.3.根据检测目录得到主震前33天内的b值为1.04±0.18,余震的b值在震后5天内由0.5左右逐渐上升至0.9附近并保持稳定;根据2009年到主震发生前的台网目录得到该区域的背景b值为0.93±0.04.即鲁甸地震前后区域地震活动b值均与背景b值接近,这与典型水库诱发的中强震具有的b值特征不相符.同时通过进一步分析台网目录,未发现溪洛渡水库蓄水前后研究区域内的地震活动性存在明显变化,这也与典型水库诱发地震区域的地震活动性特征不相符.综合以上结果,我们认为2014年鲁甸M_S6.5地震不具有典型水库诱发地震的特征.     

华北地区地震序列参数的分布特征

为系统地考察华北地区地震序列参数的分布特征,以期构建适合区域地震活动特征的短期概率预测模型和评估地震危险性,本文利用当前较为前沿的ETAS模型和R-J模型,采用连续滑动、多时段拟合的方式,对华北地区1970年以来的16个地震序列进行了参数拟合,并对参数的整体情况、参数之间的关系、参数与大地热流之间的关系等特征进行了分析研究.研究结果表明,主震发生后的早期阶段,地震序列参数变化相对较为剧烈,误差也较大;两种地震预测模型的序列参数呈现出一种优势分布特征,主要参数的平均值分别为α_ETAS=1.7404±0.3420,p_ETAS=0.9769±0.1396,a_OML=-1.6638±0.5284,b_OML=0.8312±0.1658,p_OML=0.9053±0.1527,这与国际上其他区域的研究具有很强的一致性;大多数情况下,ETAS模型参数p_ETAS高于R-J模型参数p_OML,平均偏高0.0716;序列参数α_ETAS与大地热流值整体上呈现一种负相关关系,激发次级余震的能力与大地热流具有一定的相关性.地震序列参数的分布特征以及与大地热流之间的关系对地震序列类型的判断,及基于地震序列参数构建定量化的短期概率预测模型,均有重要的应用价值.     

2020年7月12日河北唐山5.1级地震总结

系统梳理2020年7月12日唐山古冶区5.1级地震前出现的地震活动和地球物理观测等异常,结果如下：①地震活动：震前存在地震平静、小震高频、中等地震成组等中短期异常;②地球物理观测：震前主要为电磁和流体异常,短期异常主要分布在震中100 km范围内;③震后回溯：北京及周边震前存在地震发生率异常,利用其他综合方法主要识别出年尺度异常。此次唐山5.1级地震发生在1976年唐山7.8级地震余震区,而7.8级地震序列地震活动呈非均匀衰减特征。此次唐山5.1级地震震源机制为走滑型破裂,截至7月31日,序列b值为0.70、h值为1.8,序列参数基本正常。综合分析认为,此次地震发生前,地震活动中短期异常较显著,地球物理观测异常占比明显偏低;震前对该区域出现的中期和短期异常有所察觉,但短期异常的预测强度偏低,震后总结时按震前异常预测的地震强度为4—5级,接近实际发生地震的强度。