4548-1 (Опыт краткосрочного прогноза времени, места и силы камчатских землетрясений 1996-2000 гг.), страница 3

Краткое описание алгоритма Мантия и опробование его с целью прогноза землетрясений с М >6 в районе г.Петропавловск-Камчатский

Сделана попытка создать способ прогноза землетрясений с М> 6 для ограниченного участка зоны субдукции Камчатки протяженностью около 200 км в той части сейсмофокальной зоны, в середине которой расположен г. Петропавловск-Камчатский. Поиск сейсмологических предвестников основывался на априорном предположении о том, что при подготовке сильного, в том числе мелкофокусного землетрясения с нормальной глубиной очага, область взаимосвязанной сейсмичности на исследуемом участке сейсмофокальной зоны Заварицкого-Беньофа является достаточно протяженной как по простиранию вдоль сейсмофокальной зоны, так и по глубине, охватывая, по крайней мере, интервал глубин до 200 км. Если это предположение верно, то можно попытаться выявить перед сильными землетрясениями выбранного участка геоструктурной дуги аномалии сейсмичности на тех глубинах, где такие мешающие факторы как роевая и афтершоковая активность практически не проявляются, т.е. на глубине Н>70 км. С этой целью поиск предвестников землетрясений с М> 6 в ретроспективном варианте для периода 1962 -1995 гг. основывался на анализе каталогов землетрясений представительного энергетического класса К=8,0 и более, происходящих на глубине 70-150 км (каталог 1). Каталог 1 является выборкой эпицентров землетрясений, отмеченных в круге радиуса R (опробование проводилось для R = 50, 60, 70, 80 км) с центром, имеющим координаты = 53,1^o N, = 159,3^o E. За рассматриваемый период наблюдений в исследуемой зоне 52,9^o + 1,0^o N, Н=0-100 км произошло 10 землетрясений с К> 13,8 (М 6 и более, каталог 2): 18.11.1965, 24.11.1971, 23.01.1980 (2 землетрясения), 04.11.1980, 17.06.1986, 06.10.1987, 02.03 и 06.03.1992. За исключением землетрясения 24.11.1971 с М=7.3 остальные имеют магнитуду М=6-6,8. Землетрясения происходили на расстояниях до 180 км от г.Петропавловск-Камчатский и ощущались в областном центре на средних грунтах силой 7 баллов (1971 г.) и 2-5 баллов (остальные 9 землетрясений). Землетрясение 24.11.1971 отмечено на глубине 100 км, остальные зарегистрированы на глубинах менее 40 км. По данным каталога 1 за 1962-1995 гг. рассчитывались следующие параметры: а) длительность Z(m) временного интервала для последних m событий (рассматривались варианты для m=const или выбранного набора из нескольких значений m ; б) амплитуда А бухтообразной вариации параметра Z; в) максимальный энергетический класс Kмакс последних m событий. Для перечисленных выше прогнозных параметров по ретроспективным данным за 1962-1995 гг. оценивались их пороговые критические величины. Если все 3 параметра оказываются за границей порогового уровня, с относительно высокой вероятностью ожидается событие с М> 6 в течение ближайших дней или недель. В рамках этого подхода по ретроспективным данным не был выявлен комплекс аномалий только перед группой из двух землетрясений в марте 1992 г.

Эффективность прогноза, рассчитанная по методике А.А.Гусева [7], равна 14, т.е. вероятность удачного прогноза в 14 раз больше, чем соответствующая оценка для пуассоновского потока событий.

Об использовании циклических изменений сейсмичности с периодами 18,613 и 8,85 года для прогноза времени, места и силы камчатских землетрясений

Рассмотрим влияние на сейсмичность лунных приливов с периодами 18,613 и 8,85 года [16], которые играют важную роль в возникновении сильных камчатских землетрясений и вулканических извержений [27,29,31-34]. Эти закономерности успешно использовались нами как для долгосрочного, так и для краткосрочного прогноза землетрясений в рамках алгоритма М6.

Существование лунного прилива с периодом 18,6 года, выявленного в реальном океане еще в прошлом веке Джорджем Дарвином [9], приводит к мысли о возможности влияния его на процессы в твердой земле, в том числе на землетрясения и извержения вулканов. В.В. Ламакин [14] одним из первых выявил 19-летнюю периодичность землетрясений на примере Байкальской зоны, а Гамильтон [36] обнаружил аналогичное явление для вулканических извержений. Нами показано, что это явление имеет глобальное распространение [31,32].

Для сильных камчатских землетрясений с М> 7 отчетливо выражена цикличность с периодами 18,613 года, третья гармоника от этого периода, равная 6,204 года, и цикличность с периодом Т=8,85 года [31-33]. Приведем в качестве примера циклические изменения сейсмичности Камчатки с Т=6,204 года для землетрясений с М>7, Н<200 км, что отчетливо видно на рис.2. На этом рисунке по методу наложения эпох представлены в виде кружков землетрясения с М>7 за период 1901-1995 гг. и как более надежные с М>7,7 (зачерненные кружки) для периода 1737-1900 гг.

Из рисунка видно, что наиболее сильные землетрясения с М>7,6 (кружки большого размера) происходят только в одной половине цикла длительностью 6,204 года. Отметим также, что землетрясения с М>7,6 в одной из трех активных фаз 19-летнего цикла не происходят, что подтверждается данными за последние 300 лет. В половине цикла, помеченной штриховкой, происходит около 90% землетрясений с М>7. События с М=7 и более в прошлом веке происходили в 13 "активных" фазах из 16. Временные интервалы, соответствующие активной фазе, могут быть рассчитаны по формуле

, (1)

где t- количество лет, которые прошли после 1 января 1900 года. В соответствии с этой формулой предыдущая активная фаза соответствовала интервалу ХI 1995- XII 1998 гг. Две очередные активные фазы соответствуют временным интервалам II 2002 -III 2004 гг. и IV 2008-V 2011 гг. Последняя фаза более опасна, так как в ней с вероятностью около 0,6 могут произойти землетрясения с М> 7,6. В промежутках между активными фазами землетрясения с М>7 происходят на порядок реже. Вероятность возникновения камчатских землетрясений с М=7-7,4 вне активных фаз составляет менее 5%, а событий с М> 7,6 практически равна нулю, так как за 300 предыдущих лет их не было. Своеобразно проявляется на Камчатке лунный прилив с периодом Т=8,85 года. В пределах этого периода так называемая "активная фаза" длится всего 2 месяца, в течение которых с вероятностью 0,75 землетрясения с М=6,0 ожидаются в широтной полосе 49,5^о-52,5^о N. Детально этот вопрос был рассмотрен нами с Ю.Д.Матвиенко в Бюллетене Института вулканологии N1 за 1982 г. Камчатского полигона по прогнозу землетрясений и извержений вулканов. Последняя в предыдущем веке активная фаза оказалась приуроченной к двухмесячному интервалу 11.09.-11.11.1999 года. Ожидавшееся автором с вероятностью 0,75 землетрясение с М=6-7 в указанной широтной полосе произошло в соответствии с этим прогнозом 18 сентября 1999 г. и имело магнитуду 6,0, т. е. прогноз оправдался по всем трем параметрам (см. ниже табл.1). Укажем также, что в соответствии с цикличностью 18,6 года и сделанным долгосрочным прогнозом в период VII 1996-VII 1998 гг. в широтной полосе 53,0^o -6,0^o N на Камчатке с вероятностью 0,6 ожидалось землетрясение с М>7,5 [31,33]. Этот прогноз, оправдавшийся по времени, месту и силе, реализовался событием 5.12.1997 г., когда произошло самое сильное на Камчатке за последние 40 лет Кроноцкое землетрясение с моментной магнитудой М_W=7,8 (NEIC).

Таким образом, более 90% сильных камчатских землетрясений с М>7 происходят по четкому лунному "расписанию", что позволяет осуществлять долгосрочный прогноз этих событий на большой срок в будущем (жесткая привязка к активным фазам, вероятно, может значимо нарушаться при бифуркациях с характерным временем их возникновения через несколько сотен-тысяч лет). Одновременно можно заранее указывать временные интервалы, в которых не ожидаются землетрясения с М=7,6 и более и маловероятны события с М=7-7,4. Выявленная связь землетрясений с долгопериодическими лунными приливами используется для оценок сейсмической опасности на Камчатке, в том числе в рамках алгоритма М6 для оценок магнитуд и времени возникновения сильных землетрясений.

2. Реализация в реальном времени краткосрочных прогнозов времени, места и силы камчатских землетрясений с М=6-7,8 в период 1995-2000 гг.

Основные данные о землетрясениях, которые произошли после 8-ми сделанных нами в 1995-2000 гг. прогнозов, приведены в нижеприводимой таблице.

Таблица 1

Основные данные о землетрясениях 1996-2000 гг. с магнитудой М=5,6-7,8, которые произошли в районе Камчатки после сделанных в соответствии с алгоритмом М6 прогнозов (NN 1-4,6-9) . Для землетрясения N 5 прогноз сделан не был. Параметры, , , H - соответственно широта, долгота и глубина гипоцентров. Пояснения в тексте.

Указанные в таблице данные об основных параметрах землетрясений (кроме магнитуд, которые более точно определяются удаленными сетями России и мира), взяты из определений КОМСП ГС РАН. Условно принимается, что когда после сделанного прогноза на Камчатке происходит сильное землетрясение с М=6 и более, тревожный период заканчивается, даже если прогноз магнитуды или места события сделаны с некоторой ошибкой. В последней графе табл.1 указано реальное время тревоги, т.е. длительность интервала, соответствующего периоду времени от даты подачи прогноза (начала тревожного времени) до времени возникновения землетрясения. Рассмотрим каждый прогноз и соответствующее ему событие отдельно.

Карымское землетрясение 1 января 1996 г. с М=7.

Это близповерхностное землетрясение (Н=1 км), произошедшее вблизи вулкана Карымский, было самым сильным коровым землетрясением в континентальной части Камчатки за весь период инструментальных сейсмологических наблюдений. Значение магнитуды дано по данным ОМЭ ОИФЗ РАН. Энергетический класс К=14,3 [5]. Ярко выраженная сейсмическая активизация в области очага этого землетрясения началась за несколько часов до главного события. Землетрясения с К>12 происходили почти по всей очаговой зоне будущего землетрясения. 4 землетрясения с М>4,5 произошли в течение последнего часа до главного толчка. Землетрясение ощущалось в г.Петропавловск-Камчатский (расстояние около 100-130 км) силой 4-5 баллов.