диссертация (1097841), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

МолчанаНа рисунке 3.10 представлены диаграммы Молчана для четырех величинпороговой магнитуды М ≥ 5.0, М ≥ 5.5, М ≥ 6.0, М ≥ 6.5. На диаграмме Молчанаабсцисса точки определяется как мера тревоги  :  пропусков цели  :   1 TтревогиT, а ордината – как доляN.

Диагональ диаграммы Молчана     1 ,Nсоединяющая точки (0, 1) (точка “оптимиста”) и (1, 0) (точка ”пессимиста”)92Таблица 3.2. Оценка эффективности предвестника по методике А.А. ГусеваМ ≥ 5.0М ≥ 5.5М ≥ 6.0М ≥ 6.5N+3641199N6825158T, сут.59405940594059401297150617061814JG2.4±0.42.4±0.52.8±0.72.9±1.0210-8110-6810-6510-4Tтревоги,сут.Примечания. 1. Время тревоги рассчитывалось для каждой аномалии (стабилизациифазы) как временной интервал между сигналом тревоги (по достижениюдлительности стабилизации 3 недель) и моментом землетрясения (дляреализовавшегося предвестника) или моментом t (через 2 недели после окончаниястабилизации).2. В графе JG приведены оценки эффективности и их среднеквадратичноеотклонение.3.

Параметр  соответствует вероятности получения приведенных значений J вотсутствие связи землетрясение–предвестник (статистическая значимость принятиягипотезы об отсутствии связи землетрясение–предвестник).соответствует случайному прогнозу. Для этой диагонали можно построитьдоверительный интервал с заданной значимостью . В нашем случае представляетинтерес только нижняя ветвь этого доверительного интервала. Как следует изрисунка 3.10 для всех четырех случаев экспериментальные точки ( ,) лежат нижеэтой ветви, что интерпретируется как высокая степень надежности выявленнойсвязи аномалий (продолжительные стабилизации фазы) с происходящимиземлетрясениями.Эффективность предвестника JM определяется какJ M 1    . Дляслучайного прогноза JM = 0, а для идеального (без пропуска цели и с нулевымвременем тревоги) – JM = 1.

Для рассматриваемых вариантов магнитудных пороговзначения эффективности приведены в таблице 3.3. Отмечается, что для высокогопорога магнитуд (М ≥ 6.5) эффективность существенно (почти в 2 раза) выше, чемдля низкого (М ≥ 5.0), что в основном определяется изменением надежностипредвестника (Рисунок 3.9 а).93Рисунок 3.10 – Диаграммы Молчана для различных порогов магнитуды M .Отмечены нижние границы доверительного интервала случайного прогноза суровнем значимости =0.01.Таблица 3.3. Оценка эффективности предвестника по Г.М. МолчануМ ≥ 5.0М ≥ 5.5М ≥ 6.0М ≥ 6.50.220.250.290.310.470.390.210.11JM0.310.360.500.5894Рисунок 3.11 – Диаграмма Молчана для различных порогов магнитуды M.

Угол определяется в тексте.Использование диаграммы Молчана допускает получение оценки выигрышапо вероятности землетрясения при использовании предвестника (probability gain)[Shebalin et al., 2012]. На рисунке 3.11 угол  определяется осью ординат инаправлением из точки (0, 1) на определенную выше точку (, ) для конкретногомагнитудного порога. Тогдаctg  1 N / N,Tтревоги / Tчто соответствует определению эффективности по А.А.

Гусеву JG, которая ихарактеризует повышение вероятности землетрясения при наличии предвестника.Малые вариации угла  для различных магнитудных порогов соответствуютблизким значениям JG и, соответственно, близким значениям увеличениявероятности.Оценка вероятности реализации предвестникаПолученные выше оценки эффективности рассматриваемого предвестникапозволяют получить оценки вероятности его реализации. Для этого предлагаетсяследующий алгоритм:1. Сделана проверка соответствия потока рассматриваемых землетрясений смагнитудой M ≥ −3.64 + 4.06lg R (Рисунок 3.8, таблица 3.1) пуассоновскому95распределению.Учитывая,чтовременныеинтервалымеждусобытиямипуассоновского потока имеют экспоненциальное распределение [Гмурман, 2003],применен критерий проверки Фроцини [Frozini, 1987], применяемый дляэкспоненциального распределения и основанный на статистикеBn 1 n x  i  0.51  exp   i  nn i 1 xСогласно [Кобзарь, 2006] этот критерий превосходит по мощности все известныекритерии при n > 50.

Гипотеза об экспоненциальном законе распределениявременных интервалов и, соответственно, пуассоновском распределении потокарассматриваемых землетрясений может быть принята с уровнем значимости0.53 ± 0.04. Оценка уровня значимости получена при моделировании методомМонте-Карло: функция распределения используемого в критерии Фроцинипараметра Bn получена при анализе 200 случайных последовательностей, имеющихэкспоненциальное распределение и состоящих из 67 элементов (по числувременных интервалов между землетрясениями выборки).2.Исходяизпринятогопуассоновскогохарактерараспределенияземлетрясений оценивается вероятность хотя бы одного землетрясения в течениезаданного времени t:p(n  0)  1  et ,где  – интенсивность пуассоновского потока.3.

Исходя из смысла параметра эффективности JG по методике А.А. Гусева(см. выше), ожидаемая вероятность появления хотя бы одного землетрясения завремя t после идентификации предвестника будет равнаp (n  0)  1  e JGt .Номограммавероятностейреализациипрогнозаземлетрясениемдляпредвестника “стабилизация фазового сдвига между приливной волной O1 исоответствующейпериодическойкомпонентойогибающейВСШпродолжительностью не менее 3 недель” для различного времени тревоги иразличного магнитудного уровня ожидаемых землетрясений представлена нарисунке 3.12.96Рисунок 3.12 – Номограмма вероятности реализации прогноза в зависимости отдлительности тревогиРисунок 3.13 – Номограмма вероятности “пропуска цели” (землетрясенияпрогнозируемого класса в отсутствие предвестника) в зависимости отдлительности временного интервалаРисунок 3.14 – Номограмма контрастности C временного интервалаpв зависимости от длительностиp97Учитывая, что при анализе обнаружены землетрясения, не имеющиерассматриваемого предвестника (в таких случаях используется термин “пропускцели“),представляетсявозможнымоценитьвероятностьземлетрясенияпрогнозируемого класса в отсутствие предвестника.

Предлагается использоватьраспределение Пуассона, основываясь на том, что за известное время мониторингасейсмичностивотсутствиепредвестникапроизошлоизвестноечислоземлетрясений N− (в используемых выше обозначениях: N− = N − N+ за времяT− = T − Tтревоги):p (n  0)  1  eNtT.Пропорция между p+ (n > 0) и p− (n > 0), назовем ее контрастностью C,показывает насколько увеличивается вероятность землетрясения при наличиипредвестника по сравнению с ситуацией в отсутствие предвестника. В этомпринципиальное отличие контрастности от эффективности предвестника JG,которая отражает сравнение со средней вероятностью, игнорируя существенноеснижение вероятности землетрясения в отсутствие предвестника.

Номограммы дляp− (n > 0) и контрастности C приведены на рисунках 3.13 и 3.14.Характеристика прогностической методикиПолученные в разделе 3.3.1 результаты позволяют характеризовать способпрогнозированиясильныхземлетрясений,основанныйнаиспользованиирассмотренного предвестника, в терминах общей прогностики [Прогностика…,1978].Методика является поисковой и направлена на определение возможногоположенияявления(сильногорегиональногоземлетрясения)вбудущем.Разрабатываемый прогноз рассматривается как вероятностный.

Объектомпрогнозирования являются региональные землетрясения в указанном диапазонеэпицентральных расстояний от станции регистрации ВСШ. При прогнозированииприменяетсяметодэкстраполяции:распространениевыявленныхзакономерностей развития объекта прогнозирования на будущее в предположении,что выявленная закономерность, выступающая в качестве базы прогнозирования,сохраняется и в дальнейшем.981. Предвестник: стабилизация фазового сдвига между выбранной волнойприливного гравитационного потенциала и выделенной из рядов огибающей ВСШгармоникой с соответствующим приливным периодом продолжительностью 3недели;2. Момент подачи тревоги (прогнозного заключения): достижениестабилизацией продолжительности (tтр – t0) = 3 недели;3.

Параметрыожидаемогоземлетрясения:прогнозируютсяземлетрясения с магнитудой М ≥ M0 = 5.0 на глубине до 300 км. Предельноеэпицентральное расстояние R связано с ожидаемой магнитудой M и определяетсясоотношением lg R M  3.64;4.064. Период упреждения прогноза (промежуток времени, на которыйразрабатывается прогноз): прогноз дается первоначально на 2 недели, с возможнойпролонгацией.5. Снятие тревоги при отсутствии ожидаемого землетрясения (ложнаятревога): тревога снимается через 2 недели после окончания стабилизации фазы;6.

Успешный (оправдавшийся) прогноз: землетрясение с магнитудойМ ≥ M0 = 5.0, произошедшее на глубине до 300 км и на эпицентральном расстоянииR: lg R M  3.64во временном интервале, объявленном тревогой;4.067. Снятиетревогипослеоправдавшегосяпрогноза:произошедшееземлетрясение с магнитудой M1, удовлетворяющее условиям п. 3, снимает прогнозземлетрясения с магнитудой в диапазоне [M0; M1] досрочно. Время тревогисоставляет (tземлетрясения – tтр).

Прогноз относительно М ≥ (M1 + 0.1) остается в силе ссоблюдением условий п. 3 (диапазон глубин и соотношение «эпицентральноерасстояние – магнитуда») и п. 5 (снятие тревоги).8. Вероятность реализации предвестника: прогноз носит вероятностныйхарактер, определяемый номограммой (Рисунок 3.12). Вероятность пропуска целиопределяется соответствующей номограммой (Рисунок 3.13).Методика внедрена в деятельность Камчатского филиала Геофизическойслужбы в 2013 г. (Приложение 5) и используется Камчатским филиалом99Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений при еженедельнойоценке развития сейсмической обстановки на Камчатке3.3.2 Связь значения стабилизированной фазыс местоположением готовящегося землетрясенияВ этом подразделе будет рассмотрен новый дополнительный эффект,который может учитываться как вспомогательный фактор при использованиипредвестников.

Речь идет о выделении информативного диапазона значений, накоторых происходит стабилизация параметра , и зависимости его значения отположения готовящегося очага.Рисунок 3.15 – Значения стабилизации ∆ по данным станции “Начики”,зафиксированные перед землетрясениями 1992 – 2006 гг. Заштрихованный секторсоответствует области значений, на которых стабилизации ∆ не сопровождаютсясубдукционными землетрясениями. (по [Салтыков и др., 2008])Уже на начальном этапе исследования было обращено внимание нанеслучайность значения фазового сдвига  [Салтыков и др., 1997а; Рыкунов и др.,1998]. Однако, в тот момент результатов по выявлению предвестников былополучено еще недостаточно, и высказанное предположение имело характергипотезы.

На рисунке 3.15 представлена круговая диаграмма, на которой нанесены100все зафиксированные перед сильными землетрясениями 1992 – 2006 гг. значениястабилизации  по данным станции “Начики”. Точки располагаются на диаграмменеравномерно: обращает на себя внимание незаполненный заштрихованныйсектор.

Характеристики

Список файлов диссертации