滇西實驗場地震短臨動態(tài)跟蹤綜合預測方案＊

楊 芬吳國華

1）云南省地震局滇西地震預報實驗場，大理 671000

2）云南省地震局監(jiān)測預報處，昆明 650224

滇西實驗場地震短臨動態(tài)跟蹤綜合預測方案＊

楊 芬1）吳國華2）

1）云南省地震局滇西地震預報實驗場，大理 671000

2）云南省地震局監(jiān)測預報處，昆明 650224

對滇西實驗場1992年以來前兆觀測資料進行分析研究，選取映震效果通過R信度檢驗（對應M≥5.0地震）的8條單項前兆指標，綜合考慮單項前兆指標虛報率和漏報率對指標信度的影響，對單項前兆指標利用數學模型進行綜合處理，減少了虛報和漏報的次數，預測效果明顯提高。綜合預測方案不僅提高了地震短臨預測信度，并提供了地點判定原則和震級估算原則。利用分級預警模式分別建立了中短期和短臨預測模型，短臨預測時間嚴格控制在3個月內，盡最大可能實現地震短臨預測。本綜合預測方案具有較好的可操作性，可實時動態(tài)跟蹤地震危險性，提供地震短臨預測三要素。

地震短臨預測；地震三要素；分級預警；綜合預測

引言

滇西實驗場（24°～28°N，98°～102°E）位于云南地區(qū)西部，著名的紅河斷裂斜貫場區(qū)，除此以外，還有眾多斷裂展布于場區(qū)。滇西實驗場區(qū)歷史上中強地震活動強烈，這為本課題研究提供了豐富的震例。1990年以來多種前兆觀測項目在滇西實驗場區(qū)得以普及推廣，形成了較為密集的前兆觀測臺網，積累了十分豐富的前兆觀測資料，為本課題研究提供了連續(xù)、可靠和完整的前兆觀測資料。

1 滇西實驗場主要活動斷裂帶和歷史地震分布情況

滇西實驗場及鄰區(qū)位于云南地區(qū)西北部，這里是幾個大陸板塊的接合部位，著名的紅河斷裂帶（F8）斜貫場區(qū)，除此以外，還有眾多斷裂展布于場區(qū)，有恕江斷裂（F1）、瀾滄江斷裂（F2）、金沙江斷裂（F3）、中甸—劍川斷裂（F4）、麗江—劍川斷裂（F5）、程海斷裂（F6）和楚雄—建水斷裂（F7）（圖1）。

2 預測思路

選取滇西實驗場區(qū)映震效果通過R信度檢驗的8條單項前兆指標，綜合考慮單項前兆指標虛報率和漏報率對指標信度的影響，對單項前兆指標利用數學模型進行綜合處理，建立中強震危險性跟蹤判定綜合概率值，對地震發(fā)生時間進行初步判定，并利用分級預警模式分別建立了中短期和短臨預測模型，短臨預測時間嚴格控制在3個月內，盡最大可能實現地震短臨預測。

圖1 滇西實驗場主要活動斷裂帶和1992年以來M≥5.0地震分布圖

在地震發(fā)生時間已確定的基礎上，進一步利用地點判定原則和震級估算原則對發(fā)震地點和震級進行判定。

3 綜合處理方法及地震綜合判定量化指標

3.1 8條單項指標

1990年以來滇西實驗場區(qū)前兆觀測網點密集，開展了地下流體水氡、水汞、固體二氧化碳、地溫和水質等測項和相關輔助測項的觀測，積累了豐富的前兆觀測資料?？紤]各測項起始時間的一致性，本項研究所使用的資料的起始時間為1992年。選取滇西實驗場區(qū)觀測資料穩(wěn)定、可靠、連續(xù)和映震效果通過R信度檢驗（對應M≥5.0地震）的8條單項前兆指標（表1和圖2，圖中上面的數字與表2中的編號相同）。

3.2 R信度檢驗

R信度檢驗是前兆異常指標置信水平為≥97.5%，符合數學信度水平檢驗。當前兆異常指標R實際計算值R實＞R理（R理可查表得知），說明此項前兆指標已通過R信度檢驗。計算方法見公式（1）和（2）。

表1 滇西實驗場M≥5.0地震危險性綜合判定量化指標預報效能參數表

前兆異常指標概括率、對應率、虛報率和漏報率計算方法見公式（1）、（3）、（4）和（5）。

圖2 8條單項前兆指標變化圖（圖中上面的數字與表2中的編號相同）

3.3 綜合處理數學模型

利用數學模型（6）式和（7）式對8條單項前兆異常指標進行綜合計算處理，形成實驗場區(qū)M≥5.0地震危險性綜合判定量化指標。選用通過R檢驗的8條單項前兆異常指標異常臺項數（Yi）作為基本參量，用相應權重（Wi）集成方法對其進行綜合計算處理。綜合概率為：

各參數的權重由對實際預報貢獻大小決定：

式中，Ei用地震虛報率和漏報率之和表示。

3.4 地震危險性綜合判定量化指標概率值（中期預測指標）

綜合概率值達到預報閾值0.53時，其后6個月左右滇西實驗場區(qū)存在發(fā)生M≥5.0地震的危險性（圖3），而且一般對應兩次5.0≤M＜6.0地震或1次M≥6.0地震，只有1996年和1997年麗江余震例外。綜合指標漏報2001年7月21日楚雄5.3級地震、2009年賓川5.0級和2010年元謀5.1級地震（表2）。綜合指標統(tǒng)計規(guī)定4個月內的地震視為一組地震。綜合指標對應率15/19＝0.79，概括率為15/17＝0.88，R實＝0.405，R理＝0.247，R實＞R理。

表2 滇西實驗場綜合概率值和M≥5.0地震相關性統(tǒng)計表

圖3 滇西實驗場M≥5.0地震綜合判定量化指標概率值（圖中數字與表2中的編號相同）

1992年以來綜合概率值對應M≥5.0地震15次，其中6次映震時間為3個月內，8次映震時間在6個月內，1次地震間隔時間長達6.2月。最短映震時間為0.3月，最長映震時間為6.2月，平均映震時間為3.4月。滇西實驗場M≥5.0地震綜合判定量化指標概率值對滇西實驗場區(qū)M≥5.0地震6個月內中短期預測有較好的指導意義。

表2中，概率值達標時間為綜合概率值達到預報閾值0.53的時間，概率值出現時間為8條單項前兆指標中所有異常指標在其有效預測時段內概率值總和出現時間。

4 地震分級預警模式（短臨預測指標）

在長、中、短、臨漸進式預報思路的指導下，滇西實驗場地震危險性綜合判定量化指標概率值——中期預測指標達標前題下，利用地震分級預警模式對地震發(fā)生時間進一步判定，盡可能縮短預測時間，使預測時間嚴格控制在3個月內，最終實現地震短臨預測。

以下為地震分級預警模式的判定原則：

（1）綜合概率值達指標，為黃色預警，為中短期預測階段。滇西實驗場區(qū)6個月內存在發(fā)生5級以上地震的危險性，但未達到起報階段；

（2）綜合概率值達指標（首要條件），同時8條指標異常中有一個水汞測項和一個固體二氧化碳測項達標（必要條件），為紅色預警，為短臨預測階段。滇西實驗場區(qū)3個月內存在發(fā)生5級以上地震的危險性，進入短臨預測起報階段，同時滿足以上條件的時間為起報時間。

1992年以來同時滿足以上條件共有19次，15次對應M≥5.0地震，對應率15/19＝0.79（表3）。其中5次映震時間在1個月內，5次映震時間在3個月內，5次映震時間為4個多月，平均映震時間為2.3個月。漏報2001年7月21日楚雄5.3級地震、2009年賓川5.0級和2010年元謀5.1級地震，概括率為15/17＝0.88，R實＝0.405，R理＝0.247，R實＞R理。統(tǒng)計規(guī)定4個月內的地震視為一組地震。滇西實驗場M≥5.0地震綜合判定量化方案對滇西實驗場區(qū)M≥5.0地震3個月內短臨預測有較好的指導意義。

5 地點判定原則

在地震危險性已經確定的基礎上，即地震三要素之一——時間要素已經確定的前題下，進一步對地震發(fā)生地點進行研究判定。

中強以上地震發(fā)生前一段時間內會出現地震預釋放過程，在空間圖像上往往會出現小震有序分布，形成地震條帶、地震圍空等現象，或發(fā)生地震顯著事件——調制地震、震群活動等。地震預釋放過程為預測更大地震發(fā)生地點提供了線索和參考依據。

楊芬和付虹［3］的研究結果表明，1970年以來滇西北東條帶共發(fā)生了31組5.0級以上地震，其中19組地震前存在圍空、條帶現象，所占比例為19/31＝61%。中強地震發(fā)生地點與地震前圍空、條帶展布區(qū)域密切相關，中強震就發(fā)生在地震前空區(qū)、條帶的內部或邊緣區(qū)域。因此，利用地震條帶和圍空可以對其后可能發(fā)生的中強地震的地點判定提供一定參考。

表3 滇西實驗場綜合概率值、水汞和固體二氧化碳達標時間與M≥5.0發(fā)震時間統(tǒng)計表

楊芬等［4］的研究結果表明，1972年1月1日以來研究區(qū)域內共發(fā)生了26組4.0～4.5級調制地震，其中有21組對應了中強以上地震，對應率為81%。中強震發(fā)震地點與4.0～4.5級調制地震發(fā)震地點相關性較好，最短相隔距離為15km，最長相隔距離為180km，平均相隔距離為85km。其中相隔距離在107km范圍內的有1次，相隔距離在150km范圍內的有20次。因此，對預測150km范圍內M≥5.0地震危險地點有較好的指導意義。

楊芬等［3－4］的研究結果表明，小震地震條帶、地震圍空和調制地震等預釋放過程對預測M≥5.0地震危險地點有較好的指導意義。以下為M≥5.0地震危險地點的判定原則：

（1）研究區(qū)域內存在地震條帶，以地震條帶端部、條帶端部1/3處和條帶交匯區(qū)域為參考地點；

（2）研究區(qū)域內存在地震圍空，以圍空區(qū)域及邊緣區(qū)域為參考地點；

（3）研究區(qū)域內同時存在地震條帶和圍空，以地震條帶和圍空交匯區(qū)域為參考地點；

（4）研究區(qū)域一年半時間內有4.0～4.5級調制地震發(fā)生，以4.0～4.5級調制地震為中心，150km范圍為參考地點，再結合前面的（1）、（2）和（3）縮小預測地點范圍；

（5）研究區(qū)域一年內有前兆震群發(fā)生，以前兆震群為中心，150km范圍為參考地點，再結合前面的（1）、（2）和（3）縮小預測地點范圍。

6 震級判定原則

在地震危險性和地震危險地點已經確定的基礎上，對震級進一步估算，盡最大可能實現地震三要素的短臨預測。隨著數字化測震技術的發(fā)展，一次地震能記錄到多次破裂過程，如汶川8級地震是由多次7級地震破裂過程疊加而成。地震能量一定，但最終以多大主震震級形式釋放，這與發(fā)震構造及其周邊地質條件有關。因此，主震震級只給出估算震級是符合客觀實際情況的。

以下為震級估算原則：

形成地震條帶和圍空的地震下限震級為M≤3.0，預測5.0～5.9級地震；形成地震條帶和圍空的地震下限震級為4.0≤M＜5.0，預測5.5～6.4級地震；形成地震條帶和圍空的地震下限震級為4.5≤M＜5.0，預測6.0～6.9級地震；形成地震條帶和圍空的地震下限震級為M≥5.0，預測6.5～7.5級地震。

7 討論和結論

（1）選取滇西實驗場1992年以來映震效果通過R信度檢驗的8條單項前兆指標，綜合考慮單項前兆指標虛報率和漏報率對指標信度的影響，對單項前兆指標利用數學模型進行綜合處理，預測效果明顯提高。

（2）在長、中、短、臨漸進式預報思路的指導下，利用分級預警模式分別建立了中短期和短臨預測模型，短臨預測時間嚴格控制在3個月內，盡最大可能實現地震短臨預測。

地震分級預警模式的判定原則：① 綜合概率值達指標，為黃色預警，為中短期預測階段。滇西實驗場區(qū)6個月內存在發(fā)生5級以上地震的危險性，但未達到起報階段；② 綜合概率值達指標（首要條件），同時8條指標異常中有一個水汞測項和一個固體二氧化碳測項達標（必要條件），為紅色預警，為短臨預測階段。滇西實驗場區(qū)3個月內存在發(fā)生5級以上地震的危險性，進入短臨預測起報階段，同時滿足以上條件的時間為起報時間。

（3）綜合預測方案不僅提高了地震短臨預測信度，并提供了發(fā)震時間和地點判定原則及震級估算原則。綜合預測方案具有較好的可操作性，可實時動態(tài)跟蹤地震危險性，提供地震短臨預測三要素。

（4）綜合預測方案已運用于日常地震短臨跟蹤工作中，并取得了一定的預測效果。利用綜合預測方案，對2011年6月20日和8月9日騰沖5.2級雙震作出了地震三要素準確的短臨預測（圖4）。2011年6月15日填寫的預測卡片意見：2011年6月16日至9月15日，① 以24.87°N，98.54°E為參考點，半徑75km范圍內存在發(fā)生5.0～5.9級地震危險性；② 以26.12°N，100.50°E為參考點，半徑75km范圍內存在發(fā)生5.0～5.9級地震危險性。

圖4 滇西實驗場2011年騰沖5.2級雙震前地震短臨預測卡片

（作者電子信箱，楊芬：yangfen710806＠sina.com）

［1］梅世蓉，馮德益，張國民，等.中國地震預報概論.北京：地震出版社，1993

［2］虢順民，韓源，李祥根，等.滇西北地區(qū)活動斷裂.北京：地震出版社，1990

［3］楊芬，付虹.滇西北東條帶地震圍空及條帶與中強地震的時空關系.地震地磁觀測與研究，2010，31（5）：7－12

［4］楊芬，金明培，趙家本.滇西實驗場及鄰區(qū)4級調制地震與中強地震的關系.國際地震動態(tài)，2007（4）：8－13

A dynamic tracing and comprehensive decision－making scheme for short－term and imminent earthquake prediction in the Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area（WYEPSA）

Yan Fen1），Wu Guohua2）
1）The Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area，Dali 671000，China
2）Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，China

By analyzing relationships between the observed precursory data and the earthquakes of M≥5.0since 1992in WYEPSA，we pick out 8one－item precursory indicators which can pass R－test，and compute their respective weights based on its＇false－report ratios and fail－to－report ratios.It is proposed a dynamic tracing and decision－making scheme for short－term and imminent earthquake prediction in the Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area（WYEPSA）based on a synthetic mathematical model in which each weight and corresponding ratio of 8indicators is taken into account.This comprehensive predicting scheme not only improves the time reliability of short－term and imminent earthquake prediction，but also provides the principles of circling the potential risk area and estimating magnitude of predicted earthquake.Using this scheme we grade earthquake prediction into two models which are medium－term （within 6months），short－term or imminent （within 3 months）.Short－term or imminent prediction is realized as far as possible by this scheme.The scheme is easy to operate and can perform dynamic tracing.It can also provide three elements of the short－term or imminent earthquake prediction.

short－term or imminent earthquake prediction；three elements of an earthquake；grading warning；comprehensive prediction

P315.75；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2012.12.006

2011－10－14；

2012－01－10。