地震可预测性研究的CSEP计划及其启示

地震可预测性是当前地震预测预报研究关注的前沿问题,对此问题的关注也代表了地震预测预报研究的现状,即采用更务实的态度、“循序渐进”地研究地震的可预测属性。本文介绍了国际上目前在地震可预测性研究中影响较大的“地震可预测性合作研究”（Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability,CSEP）计划,通过对CSEP计划的历史背景、研究现状和技术特点的介绍,讨论了其对中国地震预测预报研究的可能的启发意义。     

“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。     

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 ...     

"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。     

日本近年来关于地震预测研究的科学计划和科学理念

尽管日本国土面积只占世界陆地的1%,但发生的地震却占全球地震总数的10%左右。尤其是致灾型大地震的发生率很高。为应对这一问题,日本政府自1965年开始推进地震预测研究计划,并经历了多个阶段的计划和修订。近年来,随着信息科学领域的快速发展,日本政府将信息科学引入到了地震科学研究,开展了《利用信息科学的地震研究》计划,旨在促进面向新地震预测科学的创新性研究。目前,日本地震调查本部对地震预测的总体观点“一定程度上可预测板间地震的发生时间,但现有研究仍无法预测未来地震,当前工作的重点是预测未来地震的震动规模”。地震预测的科学研究理念正从原先的“灾害发生的预测”向“灾害发展过程的预测”转变。

     

地震活动模型和新地面运动预测方程对加拿大4个城市地震危险性评估的影响

概率地震危险性分析（PSHA）中的主要不确定性是地震活动发生率和地面运动预测方程（GMPE）。我们探索了地震学和地面运动研究中的新发现和新认识对加拿大东部和西部地区地震危险性评估的影响。更新的信息包括地震活动发生率的重新估计、震源区的说明条款及新地面运动预测方程的应用。由于我们只说明了主要不确定性的影响,并没有全面处理所有的不确定性,因此我们将我们的模型称为暂时更新地震危险性模型。根据暂时更新地震危险性模型,我们获得了加拿大4个大城市的一致危险谱（UHS）并与加拿大地质调查局基于1995年地震危险性模型编制的当今加拿大地震危险图（2005／2010）的一致危险谱做了比较。敏感性分析显示了中低地震活动区域（加拿大东部）地震活动平滑的显著影响,而地面运动预测方程对所有地区的影响都是显著的。此外,我们的暂时更新地震危险性模型可以很容易地绘制地震危险性曲线及给出各种场地条件和多种概率水平的地震危险性分解结果,这种功能对进行进一步的地震工程分析具有重要意义。     

工业开采诱发地震（二）:监测技术和危险性研究

随着页岩气和地热等能源开采过程中可能诱发地震并造成灾害等问题的关注度的提高,及时总结分析国际上已经实施开展的针对可能的诱发地震的监测、危险性分析、风险评价和风险管理工作,对有针对性地预防和减轻此类地震灾害、实现有效的社会治理等均具有重要意义。本文重点对国际上公开发表的学术出版物进行了调研,对目前已有的针对可能的诱发地震的监测系统建设、地震危险性分析和风险评价、风险管理等方面的研究和工作进行了归纳,以期为诱发地震减灾工作提供参考。      

1975—1976年地震活动与近两年全球和中国地震活动图象的比较研究及趋势分析

根据“比较科学学”的对比研究方法,对1975—1976年全球地震和中国地震活动,与最近两年全球地震活动作了对比,并分析了1900—1990年全球范围和中国大陆地震活动的特点。 据资料分析,全球性地震活动随时间分布具有高潮期和低潮期。最强烈活动期为1940—1950年左右,Ms≥7级地震年频次为25—40次;相对活动最低潮期为1980—1988年,Ms≥7级地震年颁次只有5—12次。我国境内地震活动也有高潮和低潮活动期,目前,我国大陆处于一个新的地震活动高潮期。 1980—1988年是全球性8级地震较少时段,可能是地震能量积累过程。1990年全球地震活动的突然增强,仅半年时间内发生12次Ms≥7级地震,其中菲律宾发生8级地震,震情与1975—1976年情况相类似。 本文在对比活动图象基础上,估计了全球和中国大陆今后几年中的强震活动趋势。     

汶川-芦山地震间的空区危险性研究:现状、思考和挑战

1汶川-芦山地震间地震空区的研究背景 2008年Nw7.9汶川地震和2013年Mw6.6芦山地震,相继发生在龙门山断裂带上,造成了惨重的人员伤亡和经济损失.它们的余震勾画了一个约50 km的地震空区(图1).假设该空区与芦山地震有着相似的背景构造,理论上该区域具备发生M7.0地震的可能性.研究该区域的发震潜力对于科学指...     

构造状态对地震大小分布的影响:意大利典型例子研究

探究了地震构造区内地震相对震级大小分布或b值系统地取决于断裂类型的假设。因为b值已被证明与应力成反比,我们希望发现b逆断b走滑b正断。我们针对意大利的例子检验这一期望。我们首先建立了地震构造分区模型,它包含10个不同的构造区。然后基于震源机制用初动和全波形的矩张量之和表述每个构造区断裂类型的特征。我们计算了每个构造区的b值,发现逆断层区的b值最低,在0.75~0.81之间,正断层区的b值最高,为1.09,走滑区的b值居中,介于0.9~0.92之间。我们的结果表明,b值作为所有地震危险性评估的一个关键参数,应该根据当地的断裂状态确定。另外,地震构造分区模型中应将b值的变化作为一个输入参数。     

Renewal models for earthquake predictability

The new Database of Italy’s Seismogenic Sources (Basili et al. 2008) identifies areas with a degree of homogeneity in earthquake generation mechanism judged sufficiently high. Nevertheless, their seismic sequences show rather long and regular interoccurrence times mixed with irregularly distributed short interoccurrence times. Accordingly, the following question could naturally arise: do sequences consist of nearly periodic events perturbed by a kind of noise; are they Poissonian; or short interoccurrence times predominate like in a cluster model? The relative reliability of these hypotheses is at present a matter of discussion (Faenza et al., Geophys J Int 155:521–531, 2003; Corral, Proc Geoph 12:89–100, 2005, Tectonophysics 424:177–193, 2006). In our regions, a statistical validation is not feasible because of the paucity of data. Moreover, the classical tests do not clearly suggest which one among different proposed models must be favoured. In this paper, we adopt a model of interoccurrence times able to interpret the three different hypotheses, ranging from exponential to Weibull distributions, in a scenario of increasing degree of predictability. In order to judge which one of these hypotheses is favoured, we adopt, instead of the classical tests, a more selective indicator measuring the error in respect to the chosen panorama of possible truths. The earthquake prediction is here simply defined and calculated through the conditional probability of occurrence depending on the elapsed time t₀ since the last earthquake. Short-term and medium-term predictions are performed for all the Italian seismic zones on the basis of datasets built in the context of the National Projects INGV-DPC 2004–2006, in the frame of which this research was developed. The mathematical model of interoccurrence times (mixture of exponential and Weibull distributions) is justified in its analytical structure. A dimensionless procedure is used in order to reduce the number of parameters and to make comparisons easier. Three different procedures are taken into consideration for the estimation of the parameter values; in most of the cases, they give comparable results. The degree of credibility of the proposed methods is evaluated. Their robustness as well as their sensitivity are discussed. The comparison of the probability of occurrence of a Maw >5.3 event in the next 5 and 30 years from January 1, 2003, conditional to the time elapsed since the last event, shows that the relative ranking of impending rupture in 5 years is roughly maintained in a 30-year perspective with higher probabilities and large fluctuations between sources belonging to the same macro region.     

Self-organized criticality and earthquake predictability

We analyse a seismic catalogue of South California to investigate the possibility of earthquake prediction using the hypothesis that the seismic events are self-organized critical phenomena. The relation found previously is valid only in a mean field approximation, but cannot be used for earthquake prediction because the time clustering of seismic events makes the definition of a standard deviation of waiting times of earthquakes impossible.     

用于地震观测的瞬态滤波器仿真研究

现代地震数据采集器中广泛使用的最小相位滤波器和线性相位滤波器各有不足之处,最小相位滤波引起的“振铃”尾波,线性相位滤波引起的“前缀”波,无法用后续处理的方法消除。本文提出一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器设想,该瞬态滤波器既能满足最小相位特性,又能保持较好的线性相位特性。本文用Matlab设计出了可以满足上述条件的瞬态滤波器,并通过仿真比较了正弦接入波通过3种滤波器的输出波形。从仿真结果可以看出,与最小相位和线性相位滤波相比较,该瞬态滤波器的波形失真最小。     

纤维材料在结构抗震中的应用与研究

纤维增强复合材料（FRP）是近年来在结构工程中应用的一种新型材料，对纤维增强复合材料在结构抗震中的应用做了简要的回顾，最后，论述了开展纤维增强复合材料在结构抗震研究中的意义。     

The predictability of atmospheric and oceanic motions: Retrospect and prospects

This paper reviews the historic understanding of the predictability of atmospheric and oceanic motions, and interprets it in a general framework. On this basis, the existing challenges and unsolved problems in the study of the intrinsic predictability limit(IPL) of weather and climate events of different spatio-temporal scales are summarized. Emphasis is also placed on the structure of the initial error and model parameter errors as well as the associated targeting observation issue. Finally, the predictability of atmospheric and oceanic motion in the ensemble-probabilistic methods widely used in current operational forecasts are discussed.The necessity of considering IPLs in the framework of stochastic dynamic systems is also addressed.     

The predictability of meteo-oceanographic events

We have explored the predictability of storms in a small enclosed basin with a complicated surrounding orography. We have considered two exceptional storms in the far past and three mild events happened in recent years. A posteriori forecasts have been done up to 6 days before the events. The results have been compared versus measured data and the related analysis. Good predictability (10–15% error in surface wind speed and wave height) have been found up to day 4, mildly larger (<30%) up to day 6 before the event. In no case was a storm missed. This suggests that the effective predictability in more open basins may extend to even larger ranges.     

A mechanism study: The earthquake of October 24, 1927

Summary The fault plane solution for the Alaska earthquake of October 24, 1927, is obtained and is found to be similar to that of the more recent earthquake of July 10, 1958, which occurred in the same general region. Using the data from the plane of polarization of theS waves, the mechanism at the focus is seen to conform to a single couple or faulting model rather than to a double couple. TheS waves, further, select one of the nodal planes forP as the fault plane.     

珊溪水库震群的地震定位

2006年2月,位于浙江文成与泰顺交界的珊溪水库发生了最大震级为ML4.6的震群.我们分别利用浙江省区域数字地震台网和珊溪水库现场数字监测网的观测数据,运用不同的定位方法,对震群进行了定位.通过比较分析,讨论了不同的定位方法与不同观测数据的定位效果.