1 研究背景

“地震窗”或“震情窗”是指一些地震频度较高、地震丛集的小区域，如一些大震的余震区、经常发生小震群的区域等，这些区域对构造应力场的变化比较敏感，该区域地震频度或应变能等的异常变化有可能反映附近或较大区域的应力场的变化，从而可用于提取周围较大地区可能发生中强以上地震的前兆信息。“地震窗”可作为监视区域应力场的窗口，常用于地震短期预报。目前华北地区已用于震情监视的地震窗有邢台、海城、唐山等老震区和河南林州、安徽霍山等小震群区，山东地区常用的有“长岛地震窗”和“博山地震窗”。2017年2月14日以来长岛发生2次震群活动，受长岛震群的影响，长岛窗已经连续开窗多次，最近一次开窗是2022年6月5日。根据以往研究结果，长岛地震窗口区小震月频度变化具有一定的短临前兆意义，反映了长岛小震活动对监视渤海及邻区大范围中强以上地震活动具有一定的窗口作用（苏鸾生，1993）。因此对长岛地震窗开展预报效能评估具有重要的现实意义，优化开窗异常指标，有效提高长岛窗预报效能，为地震预测预报提供科学依据。

“地震窗”是区域应力场与震源应力场变动效应的一种表现，试图把握“窗”的应力变化来实现对地震的预测。“地震窗”内地震时序分布的一般震兆特征是“密集—平静—大震”。不同窗口开窗判定标准不一，不宜统一。需要根据本地构造应力环境及地震活动特点等在现有经验指标基础上，进一步通过统计检验进行优化。如何选择“地震窗”的最佳开窗指标，以此能更准确地判断震情形势，需要以震例检验来确定经验指标，检验“窗”有地震记载以来预测成功的概率。本文采用R值评分方法来进行“长岛地震窗”效能评估，检验以往的经验性开窗标准是否合理有效。

2 研究方法

地震预报效能评分有许多专家作过研究，以R值评分方法使用最为广泛。R值评分方法是许绍燮（1989）提出，是客观和比较准确评价地震预报效能的方法，该方法在时间序列研究中应用较多。其基本思想是报震的成功率扣除随机概率的预报成功率。地震预报与实际地震发生的次数见表 1。

其中，漏报率a = n₁⁰/N₁，虚报率b = n₀¹/N₀，有震报准率c = n₁¹/N₁，无震报准率d = n₀⁰/N₀，那么，鉴定标准R值可表达为：

$ R=1-a-b=c+d-1=c-b=d-a $

(1)

用地震窗预报地震，只报“有”的情况，不报“无”的情况。b是虚报率或空报率，可定义为预报占时率，即b = $\frac{\text { 预报占用时间 }}{\text { 预报研究的总时间 }}$，R值为扣掉了随机概率的预报成功率，可表示为：

$ R=c-b=\frac{\text { 报对的地震次数 }}{\text { 应预报的地震总次数 }}-\frac{\text { 预报占用时间 }}{\text { 预报研究的总时间 }} $

(2)

例如，500天内有5次地震，报对3次，预报占用时间100天，则：R = 3/5 - 100/500，若占用时间较多，设若达到300天，这时R = 3/5 - 300/500 = 0，表示预报没起作用。当R＞0时，表示该方法预报效能高于随机概率，具有预测意义。当R＞R₀，表明该方法能通过显著性检验。显然当R值越大，预测效果越好。

3 研究结果

根据前人研究结果，一般长岛窗开窗标准为：取长岛地震台周围30 km范围（图 1）M_L≥1.0地震月频度曲线对“震情窗”进行监视，以经验性月频次N_月≥8为“开窗”指标，长岛震情窗出现“开窗”异常后，预测一年之内，在华北东部地区（29°—39°N，114.5°—125°E）存在发生5级左右地震的可能，如果未发生预期地震，可适当延长半年有效期。长岛窗“开窗”与华北东部地区M_L≥5.0地震有较好的对应关系，预测效果较好。

长岛窗开窗标准是否合理有效，需要对其进一步进行效能评估。1969年渤海地震后，为监视渤海地区地震活动，中国科学院地球物理研究所在长岛设临时测震观测点，1971年8月撤走。据中央地办意见，山东省与烟台地区确定在此建台，将其作为监视渤海及北黄海地区地震活动的“窗口”，1969年7月建立长岛地震台，1971年底建成；山东省地震台网的布局是在1975年以后基本定型，监测能力相应有了较大提高（苏鸾声，1993）。因此研究中选用1976年以后的地震目录资料，根据G-R关系确定该区域最小完整性震级为M_L 1.0。在现有经验指标基础上，进一步通过统计检验对现有指标进行优化。因长岛地震台于2017年6月进行了台站搬迁，故研究选取以长岛地震台新址为中心，30 km或40 km为半径作为统计区，统计区内发生M_L≥1.0地震的月频度7、8、9、10次为开窗标准，分为30天、90天、180天、365天、540天等5个预测时段，对应华北东部地区（29°—39°N，114.5°—125°E）发生5级地震。基于R值评分原理，分别计算相应的R值，显示最佳指标是以40 km为半径，地震月频度8次作为开窗标准，最优R值对应预测时段为160天，即大约半年预测时段时R值最大，预测效果最好，且R＞R₀，表明其通过显著性检验。长岛窗开窗R值预报效能检验结果见表 2（以最佳R值为例，其他检验结果不再展示）。

该开窗标准对应华北东部地区地震，根据窗口对应相应规则，再以长岛地震台为中心，其600 km范围内中强地震为对应地震，即对应华北地区（32°—43°N，114°—125°E）5级左右地震，重新计算相应R值，检验结果见表 3（以最佳R值为例，其他检验结果不再展示），显示预测效果好于前者。

4 讨论与结论

应用R值评分原理进行长岛窗预报效能检验，分析认为长岛地震窗通过置信度97.5%的显著性检验，具有较好的窗口效应，有一定的预报效能。通过计算得到长岛窗最优开窗标准为：统计区以长岛地震台为中心，40 km为半径，M_L≥1.0以上地震月频度曲线对“震情窗”进行监视，以经验性月频次N_月≥8为“开窗”指标，长岛地震窗出现“开窗”异常后，预测半年之内，在华北地区（32°—43°N，114°—125°E）存在发生5级左右地震的可能，如果未发生预期地震，可适当延长半年有效期。该开窗标准更有利于长岛地震窗发挥更大预报效能，为地震预测提供更有效的判定依据。