Автореферат (1097840), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Информационной основой ведения мониторинга ВСШ на Камчаткеявляются результаты долговременных наблюдений в двух пунктах, достаточно удаленных от районов антропогенной активности.В 90-х годах ХХ века на основе изучения особенностей ВСШ был предложенспособ контроля напряженного состояния среды по изменению параметров его отклика на приливы.
В качестве информационного параметра был выбран фазовый сдвиг между приливной волной O1 в гравитационном потенциале и периодической компонентой в огибающей ВСШ, имеющей период этой же волны – 25.82 час.3.3.1 Стабилизация фазы приливной компоненты ВСШ при подготовке сильного19землетрясения. В ходе исследований нестабильности отклика ВСШ на приливное воздействие было обнаружено важное свойство: перед сильными региональными землетрясениями упорядочивается отклик ВСШ на приливное воздействие (Рис. 4), что проявляется как наблюдающаяся стабилизация фазового сдвига между выбранной волной приливного гравитационного потенциала и выделенной из рядов огибающей ВСШгармоникой с соответствующим приливным периодом (далее – стабилизация ).
Наэтих интервалах времени отклик ВСШ на приливное воздействие может рассматриваться как устойчивый процесс.Рисунок 4 –Примеры временного ходапараметра ∆ настанции “Начики” и синхронизации выделенной из огибающей ВСШ приливной компоненты с волнойO1 гравитационного потенциалаперед сильнымиземлетрясениями (участки 1,2).Это свойство легло в основу гипотезы о связи вариаций фазы приливной компоненты ВСШ с геодинамическими процессами в регионе.
Синхронизация ВСШ с внешним приливным воздействием, проявляющаяся в виде стабилизации , рассматривается как прогностический признак и является новым, ранее не обнаруженным предвестником землетрясений.Определение нижнего порога магнитуды ожидаемых землетрясений как функцииэпицентрального расстояния. Обобщение данных многолетних работ по выявлениюпредвестников по результатам мониторинга ВСШ позволило определить зависимость,связывающую пространственные и энергетические характеристики прогнозируемогособытия для Камчатки.20Рисунок 5 – Эмпирическая зависимость нижнего порога магнитуды прогнозируемого события от эпицентрального расстояния по данным станции“Начики”.1 − землетрясения, произошедшие научастке стабилизации фазы ; 2 −землетрясения, произошедшие в течение 2 недель после завершения участкастабилизации фазы; 3 − землетрясения,перед которыми предвестник по рассматриваемой методике выделен небыл; 4 – предлагаемая зависимость“магнитуда-расстояние”.Были рассмотрены все участки стабилизации , выявленные при анализе данных цифровой регистрации ВСШ в течение 1996 − 2013 гг.
и имеющие продолжительность более 3 недель. Все землетрясения с магнитудой М ≥ 5.0, произошедшие за этовремя разделены по трем категориям (Рис. 5):– на момент землетрясения длительность стабилизации превысила 3 недели;– землетрясение произошло не позднее 2 недель после завершения стабилизации;– землетрясению не ставится в соответствие предвестник, то есть либо 1) землетрясение произошло на участке стабилизации фазы , когда ее длительность не достигла3 недель, либо 2) землетрясение произошло более чем через 2 недели после ближайшей по времени стабилизации фазы.Определена граница, определяющая минимальное значение магнитуды M ожидаемого землетрясения при эпицентральном расстоянии : M = –3.64+4.06lg ([] = км),которая использована во всех последующих расчетах.Оценка эффективности предвестника.
Для анализа эффективности рассматриваемого предвестника использован каталог землетрясений КФ ГС РАН за 1996 – 2013 гг. сглубиной до 300 км, с учетом определенной выше зависимости.21Рисунок 6 – Эпицентры землетрясений 1996 – 2013 гг., связываемых с предвестником (а), иземлетрясений, перед которыми предвестник по рассматриваемой методике выделен не был(б). Окружности отмечают нижний порог чувствительности предвестника по магнитуде M взависимости от эпицентрального расстояния .Полученная выборка (Рис.
6) состоит из 68 землетрясений (из них 46 – имеютпредвестник), что позволяет при анализе использовать статистический подход.Надежность предвестника R определена как отношение числа землетрясенийN(EA), для которых было выделен предвестник, к числу всех землетрясений N(E):R=N(EA)/N(E). Надежность предвестника существенно выше для землетрясений больших магнитуд, чем меньших: Для землетрясений с магнитудой М ≥ 6.5 надежность Rсоставила 0.9, для М ≥ 6.0 R 0.8, а для М ≥ 5.0 – R 0.7.Определена достоверность предвестника V как отношение числа предвестниковых аномалий N(AE) к общему числу выделенных аномалий N(A): V=N(AE)/N(A).
50%аномалий могут рассматриваться как реализовавшийся предвестник землетрясения сМ ≥ 5.0, и лишь 20% − землетрясения с М ≥ 6.0.Нередки случаи, когда одному предвестнику могут быть поставлены в соответствие несколько землетрясений (группа), и их необходимо учитывать при решении вопроса о реализации прогноза и оценке времени тревоги. В этом случае используетсяследующий алгоритм: 1) прогноз считается реализовавшимся первым землетрясениемсоответствующего прогнозу магнитудного интервала, 2) тревога снимается, 3) следующее (следующие) землетрясения, которые могли бы формально соответствовать этойже предвестниковой аномалии, объявляются пропущенными (ситуация, квалифицируемая как “пропуск цели”).Важным параметром оценки предвестниковых аномалий является эффектив22ность, которая позволяет сравнить создаваемую методику со случайным угадыванием.Для оценки эффективности рассматриваемого предвестника были использованы дваизвестных подхода − А.А.
Гусева и Г.М. Молчана.Эффективность по методике А.А. Гусева JG определяется для конкретной пространственной области и определенного энергетического диапазона землетрясений поN / Tтревогиформуле J G , где T – общее время мониторинга сейсмической обстановкиN /Tпо рассматриваемой методике; N+ – количество землетрясений, соответствующихуспешно реализованному предвестнику за время Т; N – общее количество землетрясений (имеющих пространственно-энергетические параметры, аналогичные прогнозируемым), произошедших за время Т; Tтревоги – общее время тревоги (суммарная длительность всех промежутков времени, в которых действовал прогноз по оцениваемой методике в течение времени мониторинга Т). Эффективность JG является отношениемусловной (во время тревоги) вероятности землетрясения к их средней вероятности.
Вотсутствие связи “землетрясение – предвестник”, то есть при случайном угадывании,эффективность JG равна 1.Для рассматриваемых данных эффективность JG с учетом величины стандартногоотклонения не меняется при изменении магнитудного порога прогнозируемых землетрясений и составляет 2 – 3 При этом статистическая значимость демонстрируеточень низкую вероятность случайного получения таких значений в отсутствие связиземлетрясений с обсуждаемым предвестником (от 210-8 при М ≥ 5.0 до 510-4 приМ ≥ 6.5).Эффективность по методике Г.М. Молчана. На рис. 7 представлены диаграммыМолчана для четырех порогов магнитуды.
Абсцисса точки определяется как мера тревоги = Tтревоги/T, а ордината – как доля пропусков цели = 1–N+/N. Диагональ диаграммы 1 , соответствует случайному прогнозу. Для этой диагонали можно построить доверительный интервал с заданной значимостью . Для всех четырех пороговэкспериментальные точки (,) лежат ниже доверительного интервала при =0.01, чтоинтерпретируется как высокая степень надежности выявленной связи аномалий с происходящими землетрясениями.23Рисунок 7 – Диаграмма Молчана дляразличных порогов магнитуды M.Эффективность предвестника JM определяется как J M 1 .
Для случайногопрогноза JM = 0, а для идеального (без пропуска цели и с нулевым временем тревоги) –JM = 1. Отмечено, что для высокого порога магнитуд (М ≥ 6.5) эффективность существенно (почти в 2 раза) выше, чем для низкого (М ≥ 5.0), что, в основном, определяется изменением надежности предвестника.Вероятность реализации предвестника оценена по следующему алгоритму:1. Сделана проверка соответствия потока рассматриваемых землетрясений с магнитудой M ≥ −3.64 + 4.06lg пуассоновскому распределению.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
