地震學(xué)定量綜合預(yù)測(cè)的嘗試性改進(jìn)及在寧夏及鄰區(qū)的使用

張立恒

【摘 要】地震是一種破壞力極大的自然災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的正常生活產(chǎn)生著重大的影響。因此，研究地震現(xiàn)象是提高人類(lèi)生活安全的必要措施之一。在地震學(xué)研究中，定量綜合預(yù)測(cè)是基于大量的地震事實(shí)之上發(fā)展起來(lái)的有效的預(yù)測(cè)法，能夠?qū)Φ卣鸬幕顒?dòng)特征記性分析和預(yù)測(cè)，從而避免造成重大損失。我國(guó)寧夏及鄰區(qū)是一個(gè)地震多發(fā)區(qū)，將定量綜合預(yù)測(cè)方法應(yīng)用到這一地區(qū)的地震研究中有很大的價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】地震學(xué)；定量綜合預(yù)測(cè)；寧夏地區(qū)及鄰區(qū)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)地震現(xiàn)象的研究也越來(lái)越深入。在地震預(yù)測(cè)工作中，科學(xué)的預(yù)測(cè)方法直接決定了預(yù)測(cè)的結(jié)果是否具有可靠性。當(dāng)前，在眾多不同的地震預(yù)測(cè)方法中，定量綜合預(yù)測(cè)是一種適用范圍較廣，且行之有效的預(yù)測(cè)方法。文章結(jié)合地震現(xiàn)象的特點(diǎn)，對(duì)定量綜合預(yù)測(cè)方法在我國(guó)寧夏及鄰區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

一、地震定量綜合預(yù)測(cè)的概況

我國(guó)很多地區(qū)都處于斷裂帶上，容易發(fā)生地震。因此，有效地預(yù)防地震災(zāi)害就成為了保證社會(huì)安全的必然要求。所謂地震預(yù)測(cè)，就是指根據(jù)地震發(fā)生的規(guī)律，在時(shí)間、空間和強(qiáng)度上呈現(xiàn)出一個(gè)由無(wú)序到有序的活動(dòng)過(guò)程。人們可以采用科學(xué)的方法對(duì)地震孕育的過(guò)程中產(chǎn)生的異常圖像進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)地震的活動(dòng)。目前人們?cè)诘卣痤A(yù)測(cè)方法中采用的相關(guān)參數(shù)很多，這主要是因?yàn)榈卣痤A(yù)測(cè)工作難度很大，涉及到的影響因素比較多，而以當(dāng)前的技術(shù)水平很難實(shí)現(xiàn)完全準(zhǔn)確的地震預(yù)測(cè)。因此，地震預(yù)測(cè)方法還必須不斷完善，著重了解地震發(fā)生過(guò)程中的各單項(xiàng)參量，并在其形成形態(tài)群體的狀態(tài)中提取出其中的整體特征，才能進(jìn)行合理可靠的地震預(yù)測(cè)。

其實(shí)，定量綜合預(yù)測(cè)的方法在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，也在實(shí)踐中取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。就該方法在國(guó)內(nèi)的研究來(lái)說(shuō)，周翠英根據(jù)地震孕育和發(fā)生的非線性特點(diǎn)，認(rèn)為概率學(xué)的數(shù)學(xué)語(yǔ)言可以用于描述地震孕育過(guò)程，并且基于概率統(tǒng)計(jì)提出了定量綜合預(yù)測(cè)方法（簡(jiǎn)稱(chēng)SQIP）。這一預(yù)測(cè)方法是一種自學(xué)習(xí)過(guò)程，能夠通過(guò)確定單項(xiàng)和綜合的參量、預(yù)測(cè)指標(biāo)等來(lái)對(duì)地震活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)。文章以我國(guó)寧夏地區(qū)以及相鄰地區(qū)的地震預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)定量綜合預(yù)測(cè)方法的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行了分析。

二、定量綜合預(yù)測(cè)法在寧夏及鄰區(qū)的應(yīng)用

從地震孕育階段性發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，地震是一個(gè)可預(yù)測(cè)的過(guò)程，因?yàn)樵杏^(guò)程中不同階段顯示出來(lái)的異常特征會(huì)成為人們預(yù)測(cè)地震的突破口。如果能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并分析這些異常特征，就能把握好地震活動(dòng)的規(guī)律，從而降低誤報(bào)的可能性，使地震預(yù)測(cè)變得可能。

（一）掌握預(yù)測(cè)方法和原理。首先應(yīng)該掌握好定量綜合預(yù)測(cè)方法的工作原理，才能在具體的實(shí)踐中把握好操作細(xì)節(jié)，避免失誤。在學(xué)習(xí)對(duì)象的分類(lèi)中，分為了有震和無(wú)震。預(yù)測(cè)人員首先要對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)，因?yàn)椴煌膶W(xué)習(xí)對(duì)象在適用定量綜合預(yù)測(cè)方法時(shí)有所不同。具體操作可以在寧夏地區(qū)選取一塊研究區(qū)域，以其一年內(nèi)的弱震資料作為研究對(duì)象。如果在1～9個(gè)月內(nèi)發(fā)生了目標(biāo)震級(jí)的地震，則這一年的弱震資料可以作為一個(gè)“有震”的研究對(duì)象，如果沒(méi)有發(fā)生則作為“無(wú)震”研究對(duì)象。通過(guò)階段性和重復(fù)性的排查，就能夠找出該區(qū)域內(nèi)所有有震和無(wú)震的對(duì)象。

然后需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比篩選處理，在處理的時(shí)候應(yīng)該注意由于學(xué)習(xí)對(duì)象的數(shù)量比較多，且一般來(lái)說(shuō)無(wú)震的對(duì)象遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于有震的對(duì)象，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)資料內(nèi)部失衡，這樣在使用定量綜合預(yù)測(cè)法的時(shí)候就會(huì)存在計(jì)算量過(guò)大、耗時(shí)耗力等問(wèn)題，不利于實(shí)際預(yù)測(cè)工作的進(jìn)行。另外，如果不能保證樣本數(shù)據(jù)的平衡性，那么研究出來(lái)的結(jié)果也就不具有真實(shí)性，難以作為預(yù)測(cè)地震的有效參考。為了提高定量綜合預(yù)測(cè)的使用效果，可以采用對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)對(duì)比篩選的方法，來(lái)得到映震能力好的參數(shù)預(yù)測(cè)指標(biāo)。其實(shí)在震前異常常常是以成片的形式出現(xiàn)的，單獨(dú)研究可能會(huì)存在著結(jié)論過(guò)于片面狹隘的問(wèn)題，而對(duì)比篩選這一步驟有效避免了因單點(diǎn)異常而導(dǎo)致的錯(cuò)誤判斷。

接著還要對(duì)單項(xiàng)特征進(jìn)行閾值點(diǎn)掃描，也就是要針對(duì)研究對(duì)象取時(shí)間窗為1年，逐月滑動(dòng)計(jì)算各地震學(xué)的參數(shù)值，最終進(jìn)行歸一化處理。根據(jù)歸一化處理之后的數(shù)值可以對(duì)有震和無(wú)震的類(lèi)別進(jìn)行規(guī)律探析。在實(shí)際應(yīng)用中，定量綜合預(yù)測(cè)法考慮的是閾值點(diǎn)的雙側(cè)掃描，且閾值是按照一定的步長(zhǎng)來(lái)搜索的。這樣的方式可能存在著一定的缺陷，在具體操作中可以適當(dāng)調(diào)整。得到單項(xiàng)特征閾值和對(duì)應(yīng)點(diǎn)的R值評(píng)分后，就可以采用概率增益法等操作來(lái)計(jì)算出綜合預(yù)測(cè)方法下的參數(shù)。

（二）資料處理。為了提高地震預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，相關(guān)資源的處理和研究是必不可少的一個(gè)步驟。以寧夏及鄰區(qū)為例，預(yù)測(cè)人員可以以十年為單位，找出三個(gè)不同時(shí)間段的地震資料進(jìn)行震例研究。通過(guò)第一點(diǎn)的敘述方法進(jìn)行計(jì)算和處理之后，能夠得出最終的震例計(jì)算結(jié)果。而通過(guò)對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行分析，又可以得出一般性的結(jié)論。

（三）預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)。對(duì)地震預(yù)測(cè)結(jié)果的檢驗(yàn)也是提高預(yù)測(cè)水平的重要步驟。及時(shí)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效能，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。檢驗(yàn)效能的具體做法如下：可以選取寧夏及周邊地區(qū)最近十年的地震資料，以定量綜合預(yù)測(cè)法進(jìn)行綜合計(jì)算，根據(jù)結(jié)果預(yù)測(cè)未來(lái)一年內(nèi)的地震震情。根據(jù)以往的震例經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)未來(lái)一年內(nèi)研究區(qū)域有沒(méi)有五級(jí)以上的地震發(fā)生。然后在一年以后以該區(qū)域?qū)嶋H的地震活動(dòng)作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，看預(yù)測(cè)的結(jié)果是否與事實(shí)基本一致。如果是一致的，則說(shuō)明該預(yù)測(cè)方法切實(shí)有效。

參考文獻(xiàn)

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