更多巨大地震即將發(fā)生?這取決于您的統(tǒng)計數(shù)字＊

Richard A Kerr

如今這個時代有許多地球物理學(xué)問題尚未得到解決,這一點(diǎn)每個人都認(rèn)同。最近,幾次巨大地震的發(fā)生震撼了全世界,這在有精確地震記錄以來是非常罕見的。這些地震包括:2011年3月11日日本9.0級“巨大地震”、6年前的印尼大地震以及發(fā)生在這兩次地震之間的2010年智利8.8級地震。在這3次大地震之前,已經(jīng)有40多年沒有出現(xiàn)這種巨大地震頻發(fā)的情況了。

難道這3次大地震有某種物理意義上的關(guān)聯(lián)?是否有可能是第一次大地震不知何故觸發(fā)了一連串橫跨太平洋的大地震?如果是的話,這一震群結(jié)束了嗎?對此,專家的看法不一致。“我們的觀點(diǎn)是這種情況還會持續(xù),”位于科羅拉多州 Golden市的美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地震學(xué)家、現(xiàn)已榮譽(yù)退休的科學(xué)家Charles Bufe說道。他又說,基于地震統(tǒng)計檢驗結(jié)果,“我認(rèn)為”全世界“發(fā)生特大地震的危險性在不斷增大”。

但位于加州Menlo Park的USGS另一位地震學(xué)家Andrew Michael根據(jù)自己的統(tǒng)計檢驗結(jié)果卻得出了不同的結(jié)論。他說,“我根本找不到任何理由拒絕地震隨機(jī)分布的假設(shè)”。也就是說,他無法證明大地震接踵而至絕非偶然事件。

地震學(xué)家之前已經(jīng)認(rèn)識到最大的地震在整個110年的地震記錄中并不是均勻分布的。在2005年美國地震學(xué)會通報(BSSA)刊載的一篇論文中,Bufe及其位于 Golden市的USGS同事、統(tǒng)計學(xué)家David Perkins對1950—1965年間的大震群進(jìn)行了評估(圖1)。這一震群包含了20世紀(jì)發(fā)生的9次最大地震中的7次(見圖1中部的大跳躍),而且20世紀(jì)的3次巨大地震——9級或以上地震——都在其中。但在 1965年之后,有36年沒有發(fā)生8.4級或以上地震,Bufe和Perkins注意到。

圖1 累積地震規(guī)模圖——二次跳躍。圖中兩次最大跳躍(中間和右側(cè))示出兩個最大震群

在同一篇論文中,Bufe和Perkins認(rèn)為他們察覺到了第二個大震群開始的端倪。他們寫道,2001年秘魯附近的8.4級地震表明一個大震群即將來臨。在該期刊物付印之前,他們又添加了一個注釋,將注意力引向2004年12月的蘇門答臘9.1級巨大地震,此次地震后不久,在其正南方又發(fā)生了一次8.7級地震。他們在注釋中寫道:“這兩次地震證實我們可能已經(jīng)進(jìn)入了一個時間意義上的巨大地震群發(fā)的……新時期。果然,6年之后就發(fā)生了智利大地震,2011年3月又發(fā)生了東日本巨大地震(圖1右側(cè)的小跳躍)。

沒有人知道一次巨大地震為何會引發(fā)太平洋彼岸的另一次大地震。但Bufe和Perkins不認(rèn)為他們只是因為幸運(yùn)。他們已經(jīng)在計算機(jī)上完成了10萬次運(yùn)算來隨機(jī)生成模擬地震記錄,以查看在純偶然因素情況下這種密集型震群多長時間出現(xiàn)一次。“結(jié)果顯示有2%的時間”,在上周的納什維爾美國地震學(xué)會(SSA)年會新聞發(fā)布會上,Bufe說道,“這一結(jié)果具有非常重要的意義?！?/p>

許多地震學(xué)家卻并沒有那么自信。加州理工學(xué)院(Pasadena)地震學(xué)家 Hiroo Kanamo ri說,“提出‘群集效應(yīng)’并沒有任何過錯,問題在于,基于如此小的數(shù)據(jù)集不可能開展真正意義上的統(tǒng)計分析?！毙履鞲绲V業(yè)與科技學(xué)院(Soco rro)地震學(xué)家Richard A ster在SSA的新聞發(fā)布會上說,“如果數(shù)據(jù)切片恰到好處,你就可以得到聽起來有趣的數(shù)字,但是還存在其他一些同樣合理的方法卻沒有發(fā)現(xiàn)‘具有統(tǒng)計意義’的群集效應(yīng)?！?/p>

與Bufe和 Aster一樣,Michael在 SSA的會議上也給出了對地震群集效應(yīng)的評估,他認(rèn)為Bufe和Perkins的結(jié)論源自“一個嚴(yán)重的統(tǒng)計錯誤”。他在新聞發(fā)布會上說,“我們不可能做實驗,所以只能利用數(shù)據(jù)來產(chǎn)生假說,而反過來又用同樣的數(shù)據(jù)來檢驗我們的假說,這就使我們陷入困境”。

這一局限性要求統(tǒng)計檢驗應(yīng)該更具一般性并且與Bufe和 Perkins所用的現(xiàn)有地震數(shù)據(jù)沒有那么緊密的聯(lián)系,Michael說道。他補(bǔ)充說,在進(jìn)行了數(shù)次這樣的檢驗之后,“我發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)可以”在不同震級范圍內(nèi)“用隨機(jī)模型給出很好的解釋”。Michael又說,對于巨大地震,主要問題是缺乏巨大地震記錄:“也許真的有群集效應(yīng),但還沒有足夠的數(shù)據(jù)來證明這一點(diǎn)。在沒有一個具體的物理機(jī)制來進(jìn)行檢驗的情況下,唯一的辦法就是等待更多的地震?！?/p>

如果Bufe和 Perkins是正確的,那么Michael可能不需要等待太長時間?！叭绻@些(過去發(fā)生的地震)是隨機(jī)的,則未來6年內(nèi)發(fā)生一次9級或以上地震的概率——基于我們的模型——是24%,”Bufe在新聞發(fā)布會上說?！叭绻鼈兪侨喊l(fā)的,則概率是63%?！?/p>

大多數(shù)研究人員并沒有受到這一爭論的影響。正如加州大學(xué)圣克魯茲分校的地震物理學(xué)家 Emily Brodsky所言,“如果認(rèn)為這完全是隨機(jī)的而不值得去研究,那我們就太天真了?！?/p>