5584-1 (Современное состояние проблемы прогноза землетрясений), страница 3

6.2. Алгоритм КН - ретроспективный анализ

Алгоритм КН предложен для среднесрочного прогноза землетрясений, т.е. прогноза, в котором тревога объявляется на несколько лет. Алгоритм КН был разработан около 20 лет назад путем ретроспективного анализа каталогов землетрясений Калифорнии и Невады., отсюда и его название. Он принадлежит к семейству алгоритмов, основанных на анализе характерных особенностей, возникающих в общем потоке землетрясений перед сильным землетрясением [6].

Дадим качественное описание алгоритма КН. Сильное землетрясение определяется условием М>Мо, где М-магнитуда, а Мо выбирается так, чтобы средний интервал времени между сильным землетрясением в исследуемом регионе был достаточно большим, практически 7-10 лет. Тревога объявляется, если группирование землетрясений велико, сейсмическая активность высока и продолжает расти, и рост сейсмической активности предварялся затишьем [6,7].

Результаты испытаний алгоритма КН на независимом материале следующий: за рассмотренный период времени в исследованных регионах произошло 29 сильных землетрясений, диагностированы 23 из них; средняя продолжительность тревоги на сильное землетрясение – 1,8 года [6,7] .

Глава 7. Специальное заседание Отделения геологии, геофизики, геохимии и горных наук АН СССР 1989 года

Академик В.И.Кейлис-Борок.

Почему долгосрочные прогнозы пока не точны? И почему не удаются краткосрочные прогнозы? Главная причина – хаотический характер динамики сейсмо-активных разломов в том масштабе времени, который как раз и интересен для прогноза, т.е. годы и месяцы. В системе разломов действуют много механизмов, создающих сильную неустойчивость. Например, миграция флюидов – циркулирующих в земной коре насыщенных газами растворов – способна снизить прочность разлома на целых пять порядков. Значит, вторжение флюидов может спровоцировать землетрясение почти неожиданно, отразившись в электропроводности или слабой сейсмичности. Неустойчивость создают и химическое разупрочнение пород, и фазовые переходы с потерей объема, а также чисто механические явления – растрескивание, смятие пород и т.д. Действуя вместе, все эти механизмы превращают литосферу в хаотическую нелинейную систему, а в такой системе, как известно, прошлое не определяет будущее. Отсюда трудность прогноза [11].

Поведение нелинейной системы можно предсказать ценой ее сглаживания – с потерей деталей. И чем больше сглаживание, тем крупнее становятся пространственные и временные масштабы, в которых прогноз, не скажу – возможен, но, по крайней мере, не невозможен. Так что задача прогноза становится как последовательное сужение пространственно-временного объема, где следует ожидать сильного землетрясения. Поэтому, я думаю, нам нужно воспринимать прогноз землетрясений как некий процесс сглаживания неопределенности, а не как неожиданное объявление тревоги. Точные и малоточные прогнозы позволяют предотвращать большой ущерб за счет экономических мероприятий “ранней готовности” [11].

Что же необходимо для успешного предсказания землетрясений [11]?

Прежде всего, новая теория. Не имея ее, мы пытались давать прогнозы: краткосрочный и сильных повторных толчков. И тут же остро почувствовали, что одной феноменологии недостаточно. А ведь прогноз сильных повторных толчков – это критическая задача, особенно если говорить не буквально об этих толчках, а вообще о землетрясениях неподалеку [11].

Член-корреспондент АН СССР В.Н.Страхов.

Что касается прогноза землетрясений, то его не следует рассматривать как некий не разрешимый в будущем вопрос. Этому помогут сейсмостатика, геология, тектоника, сейсморайонирование [11].

В нашей стране 20 институтов Академии наук занимаются проблемой прогноза, а вместе с другими министерствами и ведомствами число таких организаций составляет 50. Для сравнения скажу, что во всем мире этой проблемой занимаются тоже 50 институтов и университетов [11].

Если мы выделим разумный масштаб времени для исследований такого направления, учтем прогресс, существующий сейчас в сейсмологии, и не будем вкладывать в термин “прогноз” административный смысл, мы сможем добиться успеха. Но при одном условии: нужна служба унифицированных наблюдений, оснащенная современной аппаратурой, и хорошая инспекция, и мощный алгоритм обработки [11].

Глава 8. Совещание “Оценка проектов по прогнозу землетрясений”1996 года в Лондоне

На совещании “Оценка проектов по прогнозу землетрясений”, проводившемся в Лондоне 7-8 ноября 1996 года Королевским Астрономическим Обществом совместно с Объединенной Ассоциацией геофизики рассматривались принципиальные вопросы эффективности проектов прогнозирования в наиболее общей, в некоторой степени, философской постановке. На совещании господствовал глубокий пессимизм не только по поводу состояния проблемы на сегодня, но и относительно планов на обозримое будущее. По существу участники совещания вторили доводам J.B.Maceiwane и C.F/Richter, доказывавшим невозможность прогнозирования землетрясений. За истекшие 50 лет, по мнению участников конференции, этому, практически, нечего противопоставить [5].

Основные аргументы совещания 1996 года сводились к следующему:

1. Прогноз в настоящее время не возможен вследствие хаотической, в высшей степени не линейной природы процессов подготовки в очаге (I.G.Main).

2. Земная кора находится в состоянии самоорганизованной критичности, не имеющей характерных размеров и, следовательно, надежные оценки места, времени и силы землетрясения не возможны. (S.Crampin).

3. Казавшаяся очевидной парадигма, согласно которой сейсмическому событию, реализующему огромную энергию должны предшествовать идентифицируемые и наблюдаемые предвестники, оказалась неверна. Землетрясениям присуща непредсказуемость. (R.J.Geller).

4. ЭМ предвестники регистрируются до расстояния в несколько сотен км. Возможны ли физические механизмы объяснения этих ЭМ эффектов? (Дискуссия).

5. Даже наиболее оптимистические физические модели могут объяснить лишь 1% амплитуды регистрируемых электрических сигналов. (P.Bernard).

6. Не существует физической основы прогноза индивидуального землетрясения. (I.G.Main).

7. Лабораторное моделирование не решает проблемы из-за не соответствия шкалы времени, скоростей деформаций, окружающих условий. (дискуссия).

8. Статический подход предпочтительнее исследования физических процессов. Предположение об однородности среды неверно изначально. В такой среде крайне не вероятно появление каких либо предвестников. (P.C.Leary).

9. Концентрация усилий на статических оценках сейсмического риска целесообразней прогностических исследований. (F.Mulagria).

10. Нежелательные инциденты, вследствие возможной паники и потерь в индустрии туризма, при малочисленности жертв от землетрясений в Греции делают даже правильный прогноз экономически не выгодным. (S.Stiros).

Трудно не согласиться с прозвучавшей критикой подходов к организации исследований и тем более результатов, в основе своей конструктивной и справедливой. Однако участники совещания не скрывали сожаления в том, что лишь небольшое число оптимистов было приглашено к участию в совещании, что не способствовало конструктивному диалогу [5].

Несмотря на категоричный тон дискуссии, на совещании не было и не могло быть приведено доказательств принципиальной невозможности прогноза. По существу все приводимые доводы сводились к констатации сложности и слабой изученности вопроса. Но незнание не может служить доказательством невозможности [5].

Заключение

Оптимизм 60-70-х годов относительно возможности прогноза землетрясений сменился в 90-х годах глубоким пессимизмом. Распределение предвестников мозаично. Связь с землетрясением какого-либо геофизического параметра до сих пор не установлена и применение математических способов едва ли уменьшит эту неопределенность. Проблема прогноза не вышла за рамки научного поиска, остаются нерешенными все основные ее составляющие. Применение алгоритма КН, разработанного около 20 лет назад для среднесрочного прогноза, привело, вместо ожидавшегося предсказания 80% сильных землетрясений, к ошибкам типа “ложная тревога” - 30%, “пропуск цели” - 32%. Академик В.И.Кейлис-Борок, отмечая, что разрушительное Рачинское землетрясение 1991 года спрогнозировать не удалось, но повторный сильный толчок был предсказан, пишет: “Наш прогноз подтвердился. Но у меня лично от этого ощущение – это в основном беспомощность… Точность не велика, методика пока чисто эмпирическая…” [4]. Тяжелая ошибка (в 3 балла) “пропуска цели” на карте ОСР-78 – разрушительное Спитакское землетрясение 1988 года [10]. В США с 1977 года не было предсказано ни одно землетрясение [12]. “Согласно новой модели, землетрясение случайны”, резюмируют исследователи сейсмичности Калифорнии. Ныне в США отказались от проведения масштабных прогностических работ [2]. В Японии за 30 лет ни одного случая прогнозирования не было. Совещание по прогнозу землетрясений в Лондоне в 1996 году констатировало их непредсказуемость за истекшие 50 лет, весьма пессимистично оценило перспективы на будущее [5].

Таким образом, при всем обилии проведенным и проанализированных наблюдений, место, время и магнитуда будущих разрушительных землетрясений даже в хорошо изученных регионах по-прежнему оказывается неожиданным. Тем не менее, необходимо собирать все новые, дополнительные данные, но какие? Комплекс возможных параметров в том или ином многопризнаковом факторе можно варьировать и расширять беспредельно, однако рамки реальных возможностей всегда заставляет как-то его ограничивать. Перспективен ли вообще такой путь?

А пока нет ответа на этот и многие другие вопросы, у человечества есть только один способ обезопасить себя – развивать и совершенствовать сейсмостойкое строительство на территориях, которые подвержены влиянию сильных землетрясений.

Список литературы

1. Войтов Г.И., Попов Е.А. Геохимический прогноз землетрясений. Природа. 1989. №12.С60-64.

2. Гир ДЖ., Шах Х. Зыбкая твердь. М., Мир, 1988. 220 с.

3. Друмя А. Землетрясения: где, когда, почему? Кишенев, Штиинца, 1985, с. 195.

4. Кейлис-Борок В.И. Повторный сильный толчок землетрясений: прогноз возможен. Наука в России. 1992. №1. С.60-63.

5. Моргунов В.А. Реальности прогноза землетрясений. Физика Земли. 1999. №1. С.79-91.

6. Новикова О.В., Ротвайн И.М. Опыт заблоговременного прогноза землетрясений с помощью алгоритма КН. Докл. РАН. 1996. Т348. №4. С.548-551.

7. Рейснер Г.И. Почему ошиблась карта. Природа. 1989. №12. С. 12-19.

8. Салман А.Г., Шилин Б.В. Сейсмическая активность: взгляд из космоса. Природа. 1989. №12. С. 55-58.

9. Соболев Г.А. Проблема прогноза землетрясений. Природа. 1989. №12. С.47-55.

10. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М., Наука, 1993. 313 с.

11. Соломатина Э.К. Предвидеть земную бурю. Наука в СССР. 1990. №3. С. 5-13.

12. Ashida M. Faultu premise. Sciences. 1996. Vol. 36, №5. P. 15-19.