信息预测理论是翁文波院士在20世纪80年代所创立,他认为预测大致可分为2类:一类是以体系中各元素共性为依据的统计预测;另一类是以体系中各元素的特性为依据的信息预测(翁文波等,1996)。同时,他把客观存在的事件划分为常态子集和异态子集2类,前者中的事件是一般、经常、常规等有代表性事件,以数学期望、方差、均值等要素为统计量,应用概率统计原理和方法进行预测,这通常需要大样本量的支持,因此对于重大天灾等稀有事件的预测往往难以进行。而后者中的事件是异常、例外、特款等事件,它们的主要要素是信息,应用信息论原理和方法取得信息并进行预测。这2类预测的基本差别,翁文波精辟地概括为:从常态要素可作“统计预测”,以知其大概;从异态要素可作“信息预测”,以知其特性。
可公度法是一种信息预测方法,翁文波院士将可公度性预测方法应用到预测科学中,并曾利用可公度性信息对1976年唐山大地震、1982年华北干旱等现象做过成功预测,为重大自然灾害预测开辟了一条崭新道路,被国内外学者在自然灾害预测中广泛使用(门可佩,2009;刘铮瑶等,2014)。鉴于此,本文应用东北地区1900年以来MS≥5.7地震资料,在可公度分析基础上,探讨了该区地震活动的发展趋势和可能的发震地点。
2 研究方法常用的可公度计算方法有三元可公度法、四元可公度法和五元可公度法,相应公式(翁文波,1981)如下:
三元:N = a + (b - c)
四元:N = a + b + (c - d),亦可写作:ΔX = a + b - c - d,则N =最后年份+ΔX
五元:N = a + (b - d) + (c-e)
式中,a、b、c、d、e为表 1中的历史地震年份,N为预测年份,同年度出现多次地震的只取第一个年份。
根据1900年以来东北地区MS≥5.7地震发生年份构建的可公度集X=﹛2018,2013,2003,1982,1980,1978,1975,1969,1960,1945,1944,1942,1941,1940,1922,1917,1902﹜,即x1 = 2018,x2 = 2013,…,x13 = 1902。因此,利用三元可公度计算公式可以得到各个样本的三元可公度值,以据此进行预测。未来11年的三元、四元和五元可公度预测结果,均显示2023和2033年东北地区发生MS≥5.7地震的趋势明显。
3.2 蝴蝶结构图分析图 1为东北地区MS≥5.7地震蝴蝶结构图,图中标注的数字为间隔年数。由图 1可发现,出现4次或以上的主周期有2 a、5 a、15 a、20 a、38 a、40 a、43 a和58 a。能够与2023年衍生的“蝴蝶结构”套合的主周期有5 a、20 a和43 a三种,与2033年有关的周期主要有15 a、20 a和58 a三种,二者均满足不漏报水平。因此,依据蝴蝶结构图判断2023和2033年东北地区都有可能发生MS≥5.7地震,且2033年发震的可能性更大。
从1900年以来东北地区MS≥5.7地震经纬向迁移(图 2)可看出,东北地区5.7级地震主要以(123.6°E,42.0°N)为对称轴,除个别年份外,震中经向迁移和纬向迁移具有较好的同步性,即当震中向西迁移时,纬度上则向南迁移;当震中向东迁移时,纬度上则向北迁移,即由西南→东北→西南往复迁移。由目前图像,推断下次地震往123.6°E以西和42.0°N以南迁移的可能性较大,即辽宁及环渤海地区地区。
本文基于1900年来东北地区MS≥5.7地震资料,利用可公度法、蝴蝶结构图和可公度结构系图对未来东北地区5.7级地震进行趋势判断,同时分析了5.7级地震的空间分布及迁移规律。将可公度法和蝴蝶结构图相结合,可提高地震预测的准确性和未来趋势判断的可靠性。尽管如此,数学预测方法应用的毕竟是表象模式,更需要物理机制和方法的配合,因此,只有将可公度方法研究出的规律与物理预测相结合,才能更好地为防震减灾工作服务。
刘铮瑶, 延军平, 董治宝. 基于可公度方法的伊朗地区地震活动趋势判断[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2): 523-528. DOI:10.6038/pg20140208 |
门可佩. 江苏-南黄海地区地震链及其有序网络结构研究[J]. 地球物理学报, 2009, 52(10): 2 573-2 579. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2009.10.016 |
翁文波, 吕牛顿, 张清. 预测学[M]. 北京: 石油工业出版社, 1996.
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