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地震综合预报
发布时间: 2014-10-27    责任编辑:zfbsqx

    我国所进行的地震综合预报是在对各单项地震前兆及异常机理研究的基础上,运用现有震例的经验和对孕震过程的理论认识,通过对各种资料的综合分析进行判断并提出震情分析意见的预报方法。
  地震综合预报是建立在各单项前兆预报研究基础之上的综合,包括对前兆资料正常和异常的识别,前兆机理的探讨,以及各种异常之间相互联系的研究等。综合预报的依据是:包括中强以上地震(尤其是7级以上地震)在内的震例经验和由此提炼的震前异常图象,以及关于地震孕育过程中各种前兆显示及其机理的实验和理论研究成果。综合预报的方法包括单项异常识别和多项异常的综合图象识别等经验性方法,以及概率性方法和物理性方法。综合预报的目的,是对地震孕育和发生的可能性及其过程进行判断,提出长期、中期、短期和临震预报意见。
    综合预报方法大体上可以划分为经验性预报、概率性预报和物理性预报。至80年中期主要还是经验性预报并采用了一些概率性预报方法,物理性预报尚有待研究。
  一、经验性预报
  经验性预报是在一定科学思路的指导下,通过大量的震例资料分析,取得对异常特征的经验性认识,从而总结出预报地震强度、时间和地点的某些经验性方法。

    震级预报:多年的预报实践和理论研究发现,地震强度主要取决于孕震体的大小。因此,地震震级主要以反映孕震体大小的异常空间展布范围和反映与震源体尺度相联系的异常持续时间的长短作为特征量;据此,预测未来地震强度的主要方法是依据异常持续时间的长短和异常展布范围的大小。异常的时间和空间尺度均以其对数与震级相关。同时,也可根据构成地震活动性图象(如地震空区、地震条带、前震等)的上限震级和其他地震活动性指标估计震级。

   时间预报:关于发震时间的预报,除了统计性的粗略估计之外,直接的预报则是建立在对前兆现象发展阶段判断的基础上。长、中、短、临阶段的划分和判定,实际上是发震时间判断步步逼近的预报方法。因此,时间预报的关键就在于对各阶段前兆现象的判断,尤其是对短临异常的认识。在已经作出短临阶段判断的情况下,更具体的发震时间判断,尚须配合对地震触发因素的时间效应的考虑,如朔望、磁暴、气象要素的突变等。

    地区预报:大量震例资料表明,尽管异常的空间分布具有很大的复杂性和不均匀性,但总体来说,震中及其附近地区的异常现象仍最为集中和突出,而且发育时间也较早。因此,地点的预报主要根据异常的集中程度,并参考异常出现的先后。孕震过程中地震活动的空间图象,如地震空区、地震条带、前震群活动区等,了能提供未来强震区的重要线索。另外,在海城、松潘等大震的预报中还发现,临震前短临异常的群集地区往往沿某些相关的构造由远及近地向未来大震的震中区迁移,因此,在短临预报阶段,追踪突发性宏观、微观异常的空间转移路线,可为强震地点的判定提供线索。

  二、概率性预报

    随着预报研究的发展和观测资料及预报经验的积累,概率论、数理统计、模糊数学、系统理论、综合图象识别等数学方法逐渐引入,使经验性预报方法得以向概率性预报发展。

    统计预报方法的应用。概率论和数理统计等方法首先被用于对历史地震资料的分析,借以进行大地震活动形势的预测。之后,又开展了地震活动与天体运动、极移、地球自转、气象因子等关系的统计研究,并建立了一些相应的统计预报方法,在地震预报中发挥了一定的作用。与此同时,随着前兆观测资料的积累,统计方法了逐步被应用到观测数据处理,异常识别,排除干扰方面。在震例分析中还提出了某些有意义的经验公式,如异常持续时间与震级的统计关系等。数理统计方法在地震预报中的应用,对于综合预报从定性的经验性预报向定量化发展起了推动作用。

    模糊数学方法的应用。在科学研究的初期探索阶段,人们对研究对象的认识常带有模糊性,地震预报也是如此。80年代以来,我国地震工作者把探索事物模糊属性的数学工具――模糊数学引入地震预报研究,并应用于前兆异常分析、地震活动图象识别和孕震模式鉴别等多个方面,使之逐渐成为地震综合预报的方法之一。

    系统理论的应用。以系统论、控制论、信息论为代表的系统理论及其实际应用(系统工程),是近代发展起来的先进思维方法和信息处理方法,它强调系统内部以及包围它们的介质之间的相互作用和整体联系,强调在运动和发展中考察系统。这种特点接近于地震预报的研究方法,所以从年代起,我国地震工作者把系统理论应用于地震前兆信息资源的开发工作。国家地震局地震研所于1984年在武汉召开了系统论、控制论、信息论方法及其在地震预报中应用的学术讨论会。80年代以来,系统方法正逐步应用于前兆资料质量评定,异常识别,短临前兆研究等方面,在提高信噪比、取得统计增益和使模糊信息清晰化等方面取得一定进展。

    模式识别方法的应用。图象识别或模式识别的方法在70年代后期逐渐引入地震危险区划和地震活动趋势的年度分析中。之后,又被应用于大震前地震活动图象的识别和地震前兆图象的综合判定等方面。这一方法通过把以经验为主的定性或半定量的各种特征数字化,对研究对象进行定量识别。这种研究方法有助于预报经验的总结和不断提高,因而在地震综合预报中有可能发挥人和计算机结合的最佳决策作用。

    总之,严密的数学方法的引入,一方面帮助人们更好地整理经验,使之条理化,提高综合预报的能力;另一方面有助于提取更多的前兆信息和规律,它作为理论认识的向导,使综合预报从经验预测向前推进。

  三、物理性理论

    70年代以来,地震孕育过程和前兆机理的研究有了很大进展。美国和前苏联曾提出过膨胀-扩张模式和雪崩-不稳定裂隙形成模式,我国也提出了震源组合模式和膨胀蠕动模式等。这些理论在一定程度上对地震孕育和前兆成因机理进行了综合解释,对地震综合预报方法的发展、提高,以及进一步开展物理性预报是有益的探索。但地震预报实践越来越揭示了孕震过程和地震前兆的复杂性,直到80年代中期,各种理论尚不能圆满地解释各种前兆现象的特征。显然,地震孕育过程和前兆机理远比人们预想的要复杂。尽管如此,地震综合预报已在实践中积累了一定的经验,从经验性预报向物理性预报方法推进已成为科学探索的目标。当然,实现这一目标还须经过长期的艰苦探索过程。

    总之,经过一代人的努力,我国的地震预报水平已居于世界先进行列。曾成功地对海城等几次大震作出了短临预报,使得我国成为世界上首先对地震作出过成功短临预报并取得了一定减灾实效的国家。

    目前,地震预报仍处于探索阶段,预报地震的主要方法是根据多年积累的观测资料和震例作出经验性预报。因此,不可避免地带有很大的局限性。我国目前的地震预报水平和状况,大体可以这样概括:对地震孕育发生原理、规律有所了解,但远没有完全认识;在一定条件政能够对某些类型的地震作出一定程度的预报,但还不能预报所有的地震;以年度为度量的中期预报已有一定的可信度,但以天为度量的短临预报的成功还只限于极少数特殊类型的地震。