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  地震地磁观测与研究  2023, Vol. 44 Issue (S1): 279-282  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.081
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引用本文  

曹凤娟. 基于可公度法的东北地区MS≥5.7地震趋势研究[J]. 地震地磁观测与研究, 2023, 44(S1): 279-282. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.081.
CAO Fengjuan. Study on earthquake tendencies in the Northeast China region based on commensurability[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2023, 44(S1): 279-282. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.081.

基金项目

辽宁省地震局与中国地震局地震预测研究所局所合作项目(项目编号:2018IEF010203)

作者简介

曹凤娟(1970—),女,高级工程师,主要从事地震预测相关的研究工作。E-mail:cao99@sina.com
基于可公度法的东北地区MS≥5.7地震趋势研究
曹凤娟     
中国沈阳 110034 辽宁省地震局
关键词地震    可公度    花蝴蝶结构图    可公度结构系    空间对称性    
Study on earthquake tendencies in the Northeast China region based on commensurability
CAO Fengjuan     
Liaoning Earthquake Agency, Shenyang 110034, China
Key words: earthquake    commensurability    butterfly structural drawing    commensurability structural system    spatial symmetry    
1 研究背景

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,abcde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。

表 1 1900年以来东北地区MS≥5.7地震目录 Table 1 The catalogue of MS≥5.7 earthquakes in Northeast China since 1900
3 研究结果 3.1 时间对称性及趋势分析

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。

图 1 1900年以来东北地区MS≥5.7地震时间序列蝴蝶结构图 Fig.1 The butterfly structural drawing of MS≥5.7 earthquakes in Northeast China since 1900
3.3 空间对称性及趋势分析

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。

图 2 东北地区MS≥5.7地震经向纬向迁移 (a)经向迁移;(b)纬向迁移 Fig.2 The drawing of longitudinal and latitudinal migration of MS≥5.7 earthquakes in Northeast China since 1900
4 结束语

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。

参考文献
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.