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《概率方法应用于地震短期预测的探索》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷 第2期(135～141)地 震Vol.19,No.21999年4月EARTHQUAKEApr.1999①概率方法应用于地震短期预测的探索张天中 王林瑛 刘庆芳 丁秋琴(中国北京100081中国地震局地球物理研究所)摘要 根据爆发地震和地震平静两项活动性前兆的统计结果,对地震发生的背景概率、条件概率和概率增益进行了估计,给出了张北地震发生前发震概率逐步增加的时间过程,由背景概率P(E)增至中期前兆A(爆发地震)出现后的条件概率P(EûA),再增至短期前兆B(平静)出现后的联合条件概率P(EûA,B)。结果表明,在1997年12月17日后的一个月内,华北地区发生6级以上
2、的条件概率达38%,概率增益超过20。对概率预测结果的使用进行了探讨,提出应充分注意发震概率的大小与地震发生的时空强范围之间的关系。对于短期预测,要求估算出很高的发震概率目前是很困难的,重要的是要有足够的概率增益。对于各种前兆和预测方法进行较为严格的统计检验是概率预测的基础,也是使地震预测健康发展的基础。对于各种实用的地震预测方法宜采取跟踪检验的方法,在提供预测意见同时,有条件的方法均应提供最新的统计检验结果。主题词 概率预测 条件概率 概率增益 贝叶斯方法0 引言 张北地震前,根据爆发地震和地震平静二项活动性前兆,笔者估计了华北地区发生6级以上地震的条件概率,在12月的会商
3、意见中提出了应注意在1月20日前华北地区发生6级以上地震的可能性。地震预报是一个尚未解决的世界性科学难题,如果把地震预测意见看作是地震预报试验的话,上述预测意见则是一次概率预测方法的探索。人们从长期的地震预测探索中认识到,地震的发生有很大的随机性,人类对地震的认识还有很大的局限性,人们几乎还不能确定地预测地震的发生。概率预测方法正是真实地反映了这样的客观实际,从而逐步被人们所认识并得到越来越广泛的应用。在地震的长期预测[1]中,自Cornell提出概率方法以来,已被各国所接受并采用。在地震的短期预测中,各国也都开展了研究和应用。我国在年度地震趋势研究中也大多给出各个地震重点危险
4、区的发震①中国地震局“九五”科研攻关项目(95204205202205)部分成果。中国地震局地球物理研究所论著(98A02070)。1998年5月25日收到初稿,1998年7月20日收到修改稿。第一作者简介:张天中,男,1945年12月出生,副研究员,主要从事地震波衰减、工程地震和地震预测等研究工作。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 地 震 13619卷 概率,但在月会商意见中使用概率预测方法的还不多见。笔者这次在
5、月会商意见中以概率的形式提出时间和震级明确的短期预测意见。由于张北地震的发生,这一意见引起了大家的关注,也使笔者对此进行了更多的回顾和思考。1 发震概率的估计1.1 盲目预测、理想预测和背景概率当试图开始运用概率方法进行短期地震预测时,起点在哪里?目标又是什么呢?和确定性的“有”和“无”不同,概率方法需要给出的是未来的地震在某个给定的时空强范围内的发生概率。假设对未来的地震一无所知,那么对于任何时空强范围未来发生或不发生地震的概[2]率是相等的P=0.5(1)这种预测可称为盲目预测,在图1中以虚线表示了其时间域图像。相反,假设对未来的地震无所不知,则在时刻T,空间位置X发生震级
6、M的地震的概率密度函数可用时空强的脉冲函数表示,p(T,X,M)=D(T-t)D(X-x)D(M-m)(2)其中t,x和m分别为发生地震的时间、空间坐标和震级。这种情况称之为理想预测。这样的预测实际上人们无法做到。此时某个时空强范围的发震概率T2M21t∈(T1,T2),m∈(M1,M2),x∈$V时P=∫∫∫p(T,X,M)dTdMdV=(3)TM$V110 其他其中,$V为某个空间范围。这里假定了该时空强范围内只有1次地震发生。式(3)也可认为是确定性方法的结果,或“有”(1)或“无”(0)。在图1中以细实线表示P=1处对应的是张北地震。实际上,人们对地震的认识
7、既非一无所知,也非无所不知,而是介于上述两者之间,地震目录为我们提供了一个了解地震活动背景的途径。例如,对于华北地区(30～43°N,108～125°E)在以一定的规则排除余震后,1970年1月至1997年12月共发生6次6级以上地震。不难得到,该期间月平均发生率K为1.8%,这一发生率可称为背景发[3]生率,假定地震发生为一泊松过程时,则在1个月内发生1次6级以上地震的概率-KP(E)=Ke≈K(4)式中近似号仅当K较小时成立。此时可得P(E)也为1.8%,这一概率可称为背景发震概率(为了
