基于數(shù)理分析法進行的云南地區(qū)地震分析與預(yù)測

馬江濤，周維云，晁智華

（大理學(xué)院天文與科技史研究所，云南大理 671003）

基于數(shù)理分析法進行的云南地區(qū)地震分析與預(yù)測

馬江濤，周維云，晁智華

（大理學(xué)院天文與科技史研究所，云南大理 671003）

結(jié)合基于數(shù)理分析與可公度法得到的云南地區(qū)地震分析結(jié)果來預(yù)測云南地區(qū)地震，結(jié)果顯示用兩種方法分析得出的結(jié)果大致相同，這種將不同方法結(jié)合起來研究地震的方法將為地震的研究提供途徑和方法，使預(yù)測更加精準(zhǔn)。

云南；地震；分析預(yù)測

太陽作為地球能量的源泉，它的變化直接或間接地影響和調(diào)制著地球各部分和整體的運動與變化〔1〕。隨著對太陽活動與地震的深入研究，一些結(jié)果表明：太陽黑子活動與地震有很大的聯(lián)系〔2-4〕。太陽黑子活動在地殼內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流、地磁異常，以及通過對大氣環(huán)流等的作用影響地球自轉(zhuǎn)，都可能成為觸發(fā)和影響大地震的因素。雖然這些結(jié)論還不夠明確，并且不同方法研究得出的結(jié)果存在一定的差異，但它們都表明太陽活動對地震是有影響的〔5〕。以下將使用數(shù)理分析法分析云南地區(qū)的地震，并用可公度法對分析得出的結(jié)果〔6〕進行對比，對云南地區(qū)的地震進行綜合分析與預(yù)測。

1 用數(shù)理分析法對數(shù)據(jù)進行分析

1.1 數(shù)據(jù)的來源與選取 人類地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展近百年的歷史和我國地震監(jiān)測預(yù)報科學(xué)技術(shù)發(fā)展近百年的歷史均表明：準(zhǔn)確掌握歷史地震資料是對地震統(tǒng)計研究的關(guān)鍵所在〔7〕。本文收集了2001年7月中國地震局監(jiān)制預(yù)測司編制的《中國地震活動分布統(tǒng)計圖籍》（圖紙版）的1900年-1999年21世紀(jì)云南省及其周邊地區(qū)5級以上的地震數(shù)據(jù)和張元東著中國華僑出版社的《太陽黑子》（網(wǎng)絡(luò)版）的太陽黑子年相對數(shù)進行分析研究。選取MS≥5.0的地震，是為了避免余震帶來的影響；樣本所占時間要長，所取樣本的時間段上要盡量多覆蓋幾個太陽活動周期；另外選擇地震多發(fā)地區(qū)，這樣的地區(qū)從構(gòu)造上說容易發(fā)生地震，以便將太陽活動作為一個觸發(fā)因素來探討其間的關(guān)系；最后所選擇地域應(yīng)相同或相似，以使發(fā)震構(gòu)造相同或相似，盡可能排除不同構(gòu)造類型地震的干擾。研究數(shù)據(jù)的選取范圍如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)選取范圍

1.2 頻數(shù)統(tǒng)計分析

圖1 1900年-1999年云南省及其周邊地區(qū)5、6、7級地震和太陽黑子活動分布統(tǒng)計對比圖

從圖1的對比分析中發(fā)現(xiàn)5級、6級地震在1930年和1976年附近發(fā)震頻數(shù)比較高，同時這兩年也是發(fā)震的高峰年，從太陽黑子活動來看，這兩年是太陽黑子活動的下降年（1930峰年后3年）和谷年（1976年）；而7級以上的地震云南省共發(fā)生12次，主要集中在谷年和峰年的前后3年。

1.3 位相統(tǒng)計分析 取太陽活動峰年為零年（即M年），以此年為準(zhǔn)，往前各年分別為-1、-2、-3、-4、-5年，往后各年分別為+l、+2、+3、+4、+5年，統(tǒng)計在這些年內(nèi)發(fā)生M≥5.0級地震的次數(shù)。

圖2 云南省及其周邊地區(qū)5、6、7級地震頻數(shù)位相曲線圖

從圖2中可以看出：5、6、7級地震在太陽活動峰年前后3年達最大值，且有較好的對稱關(guān)系，在峰年和前后1年地震較少，主要集中在峰年的前后3年。所以，云南省及其周邊地區(qū)在太陽黑子活動的上升和下降年都會發(fā)生地震，且在太陽活動峰年的前后3年發(fā)生較多，峰年不發(fā)生較大地震。

1.4 地震波能量統(tǒng)計分析 對地震數(shù)據(jù)和太陽黑子相對數(shù)進行了頻數(shù)統(tǒng)計分析，下面就地震活動性中另一個重要指標(biāo)──地震波能量進行分析。震級的測定：地震強度的估計，最初以極震區(qū)最大烈度為依據(jù)，但烈度受外界的影響很大，不是一個很穩(wěn)定的物理量。微觀地震學(xué)發(fā)展后，人們已知道地震釋放大量能量，并認為以地震能量規(guī)定地震大小較為合適。若以E為地震能量，M為地震大小的等級，則可用下式表示：

1956年古登堡和李克特根據(jù)大量觀測資料確定了底值和系數(shù)為

現(xiàn)在通用的公式〔8〕：

圖3 1900年-1999年地震波能量和太陽黑子活動統(tǒng)計分布對比圖

從圖3中可以直觀看出20世紀(jì)后50年里太陽黑子活動比較強，地震能量釋放也比較多。在太陽黑子活動最強的第19個太陽黑子活動周和太陽黑子活動最弱的第14個太陽黑子活動周內(nèi)地震能量釋放較小（幾乎沒有釋放能量）。進一步發(fā)現(xiàn)地震釋放能量大多出現(xiàn)在太陽黑子活動的下降年，有兩次在谷年，兩次在上升年。在波峰年沒有發(fā)生，多出現(xiàn)在波峰的前后3年。

1.5 基于數(shù)理分析法得出地震結(jié)論與預(yù)測 通過以上分析，可以得出以下結(jié)論并作出預(yù)測：①太陽黑子活動對云南省及其周邊地區(qū)的地震有影響，云南省及其周邊地區(qū)的地震與太陽黑子活動有很好的相關(guān)性。太陽黑子活動峰年前后3、4、5年內(nèi)地震發(fā)生頻繁。7級以上地震多發(fā)生在谷年附近（上升年和下降年都有），從未發(fā)生在峰年。地震所釋放的能量在太陽活動的下降年較多，20世紀(jì)后50年釋放能量相對較多；②太陽黑子活動的變化均有明顯的11年周期，但11年活動周期僅僅是其規(guī)律性表現(xiàn)的一個平均周期，而地震總能量和頻數(shù)的周期性變化比較復(fù)雜，并非簡單的l1年周期；根據(jù)太陽黑子活動的周期性〔9〕，2013年會是一個太陽黑子活動的峰年，經(jīng)過上面的三個分析再綜合預(yù)測，峰年的前后3年是地震發(fā)生的頻繁年，所以2010年、2016年可能是地震發(fā)生的頻繁年。

2 可公度法分析得到的結(jié)果及與本文預(yù)測結(jié)果比較

這里引用《基于可公度方法的云南地區(qū)地震數(shù)據(jù)分析與預(yù)測》（譚鍇）中的結(jié)果。文中選用的數(shù)據(jù)是云南地區(qū)（22°～29°N，98°～104°E）1800年到2007年發(fā)生且震級在6.7級以上的地震的地震大小和發(fā)生的時間。數(shù)據(jù)處理方法如下所示，見表2～表5。

表2 三元可公度法得出的結(jié)果

從表2中取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2013＞2009＞2010=2016。

表3 四元可公度法得出的結(jié)果

從表3取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2016＞2010＞2013＞2015。

表4 五元可公度法得出的結(jié)果

從表4取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2010＞2011＞2016＞2012。

由于有些年份出現(xiàn)次數(shù)較少，所以為虛報，如2009年、2011年、2012年、2015年。所以預(yù)測結(jié)果應(yīng)該是2010年、2013年、2016年。

表5 兩種方法得出的預(yù)測結(jié)果

從表5中發(fā)現(xiàn)兩種方法預(yù)測到的只有一年2013年不一致，其余兩年2010年和2016都一致，所以2010年和2016年可能是云南地區(qū)地震發(fā)生的頻繁年。

3 討論

地震的發(fā)生是多因素的〔10〕，掌握地震的規(guī)律和確定地震的發(fā)生地點仍然有許多科學(xué)問題需要進行長期深入的研究。地球處于一個時刻變化的環(huán)境中，單從某一個方面進行分析都有局限性，應(yīng)該將多種方法研究的結(jié)果進行綜合的分析和比較，從而對地震的研究提供新的途徑和方法，使地震的預(yù)測更加準(zhǔn)確。

〔1〕王家龍，孫靜蘭.太陽活動及其對地球環(huán)境的影響〔J〕.第四紀(jì)研究，2002，6（4）：81-84.

〔2〕樊忠玉.中國地震與太陽活動相關(guān)的初步分析〔J〕.紫金山天文臺臺刊，1997，16（3）：151-154.

〔3〕張兆鑫，杜升云.云南省地震與太陽活動的統(tǒng)計關(guān)系研究〔J〕.云南地理環(huán)境研究，2008，20（4）：118-120.

〔4〕方煒，劉春，張春生，等.太陽黑子與全球強震活動〔J〕.高于地震，2003，15（4）：27-31.

〔5〕蔣伯琴.太陽黑子、磁暴與地震活動的關(guān)系〔J〕.地震學(xué)報，1985，7（4）：452-460.

〔6〕譚鍇.基于可公度方法的云南地區(qū)地震數(shù)據(jù)分析與預(yù)測〔J〕.地震地磁觀測與研究，2009，30（6）：12-16.

〔7〕中國地震局監(jiān)測預(yù)報司.中國地震活動分布統(tǒng)計圖集〔M〕.長沙：湖南地圖出版社，2001：257-258.

〔8〕郭履燦，趙風(fēng)竹.震級與震源參數(shù)測定〔M〕.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1986：177-179.

〔9〕占臘生，葉藝林，袁文亮，等.太陽活動周期及其數(shù)學(xué)描述〔J〕.天文研究與技術(shù)，2008，2（15）：106-121.

〔10〕章海峰.揭秘大地震〔J〕.飛碟探索，2010（5）：52-53.

Analysis and Prediction of Earthquake in Yunnan Based on Mathematical Analysis

MA Jiangtao,ZHOU Weiyun,CHAO Zhihua
（Astronomical and Technology History Institute,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

Mathematical analysis and the method of commensurability are adopted to predict earthquake in Yunnan,which shows that the results of the earthquake analyzed with two different methods are much the same.Thus combining the two different methods to study earthquake will provide new approach to the earthquake research,which makes the prediction more accurate.

Yunnan;earthquake;analysis and prediction

P65［文獻標(biāo)志碼］A［文章編號］1672-2345（2012）04-0039-03

2011-05-17

2011-08-24

馬江濤，講師，主要從事控制理論與控制工程研究.

（責(zé)任編輯 袁 霞）