Прогноз землетрясения

Прогнозирование землетрясений - это раздел науки сейсмологии, связанный с указанием времени, местоположения и магнитуды будущих землетрясений в установленных пределах, ^{[1] [a]} и, в частности, «определение параметров следующего сильного землетрясения, которое произойдет в область. ^[2] предсказание землетрясений иногда отличаются от прогнозирования землетрясений , который может быть определен как вероятностная оценка общей опасности землетрясений, в том числе частоты и величины повреждения землетрясений в данную области в течение многих лет или десятилетий. ^{[3] [б ]}Не все ученые различают «предсказание» и «прогноз» ^{[ цитата необходима ]} , но это полезно и будет рассмотрено в этой статье.

Прогнозирование можно также отличить от систем предупреждения о землетрясениях , которые при обнаружении землетрясения выдают в режиме реального времени секундное предупреждение соседним регионам, которые могут быть затронуты.

В 1970-х годах ученые с оптимизмом считали, что скоро будет найден практический метод предсказания землетрясений, но к 1990-м годам продолжающиеся неудачи заставили многих усомниться в возможности этого. ^[4] Показательно успешных предсказаний сильных землетрясений не произошло, и несколько утверждений об успехе спорны. Например, самое известное утверждение об успешном предсказании - это предсказание землетрясения в Хайчэн в 1975 году . ^[5] Более позднее исследование показало, что краткосрочного прогноза не существует. ^[6] Обширные поиски сообщили о многих возможных предвестниках землетрясений, но до сих пор такие предвестники не были надежно идентифицированы в значительных пространственных и временных масштабах. ^[7]Хотя часть научного сообщества считает, что, принимая во внимание несейсмические предвестники и имея достаточно ресурсов для их всестороннего изучения, предсказание могло бы быть возможным, большинство ученых настроены пессимистично, а некоторые считают, что предсказание землетрясений по своей сути невозможно. ^[8]

Оценка прогнозов землетрясений [ править ]

Прогнозы считаются значимыми, если их успешность превышает случайность. ^[9] Таким образом, методы статистической проверки гипотез используются для определения вероятности того, что землетрясение, подобное предсказанному, произойдет в любом случае ( нулевая гипотеза ). Затем прогнозы оцениваются путем проверки того, коррелируют ли они с реальными землетрясениями лучше, чем нулевая гипотеза. ^[10]

Однако во многих случаях статистический характер возникновения землетрясений неоднороден. Кластеризация происходит как в пространстве, так и во времени. ^[11] В южной Калифорнии около 6% землетрясений с M≥3.0 «сопровождаются землетрясениями большей магнитуды в течение 5 дней и 10 км». ^[12] В центральной Италии за 9,5% землетрясений с M≥3,0 следует более крупное событие в течение 48 часов и 30 км. ^[13] Хотя такая статистика не является удовлетворительной для целей прогнозирования (дает от десяти до двадцати ложных сигналов тревоги для каждого успешного прогноза), они искажают результаты любого анализа, который предполагает, что землетрясения происходят случайным образом во времени, например, как это было реализовано с помощью пуассоновского метода. процесс. Было показано, что «наивный» метод, основанный исключительно на кластеризации, может успешно предсказывать около 5% землетрясений; «гораздо лучше, чем« шанс »». ^[14]

Поскольку цель краткосрочного прогнозирования состоит в том, чтобы обеспечить принятие чрезвычайных мер по снижению смертности и разрушений, отсутствие предупреждения о сильном землетрясении, которое действительно происходит, или, по крайней мере, адекватной оценки опасности, может привести к юридической ответственности или даже политическая чистка. Например, сообщалось, что члены Китайской академии наук подверглись чистке за «игнорирование научных прогнозов катастрофического землетрясения в Таншане летом 1976 года». ^[15] После землетрясения в Аквиле в 2009 году, семь ученых и техники в Италии были осуждены за убийство, но не столько за то , чтобы предсказать в 2009 Аквильском Землетрясении (где погибли около 300 людей) за предоставление неоправданной гарантиинаселению - одна жертва назвала это «обезболивающим» - что не будет серьезного землетрясения и, следовательно, нет необходимости принимать меры предосторожности. ^[16] Но предупреждение о землетрясении, которое не произошло, также влечет за собой затраты: не только на стоимость самих чрезвычайных мер, но и на гражданские и экономические разрушения. ^[17] Ложные срабатывания сигнализации, в том числе отмененные, также подрывают достоверность и, следовательно, эффективность будущих предупреждений. ^[18] В 1999 г. сообщалось ^[19]что Китай вводит «жесткие правила, призванные пресечь« ложные »предупреждения о землетрясениях, чтобы предотвратить панику и массовую эвакуацию городов, вызванную прогнозами крупных подземных толчков». Это было вызвано «более чем 30 неофициальными предупреждениями о землетрясениях ... за последние три года, ни одно из которых не было точным». ^[c] Приемлемый компромисс между пропущенными землетрясениями и ложными тревогами зависит от оценки этих результатов обществом. При оценке любого метода прогнозирования необходимо учитывать частоту появления обоих. ^[20]

В исследовании 1997 г. ^[21]Что касается соотношения затрат и результатов исследований по прогнозированию землетрясений в Греции, Статис Стирос предположил, что даже отличный (гипотетический) метод прогнозирования будет иметь сомнительную социальную полезность, поскольку «организованная эвакуация городских центров вряд ли будет успешной», в то время как «паника» и другие нежелательные побочные эффекты также можно ожидать ". Он обнаружил, что землетрясения в Греции убивают менее десяти человек в год (в среднем), и что большая часть этих смертельных случаев произошла в больших зданиях с определенными структурными проблемами. Поэтому Стирос заявил, что было бы гораздо более рентабельно сосредоточить усилия на выявлении и обновлении небезопасных зданий. Поскольку число погибших на греческих автомагистралях составляет в среднем более 2300 человек в год, он утверждал, что если бы Греция «Вместо этого весь бюджет на предсказание землетрясений был использован для обеспечения безопасности улиц и шоссе.^[22]

Методы прогнозирования [ править ]

Предсказание землетрясений - это незрелая наука - она ​​еще не привела к успешному предсказанию землетрясения на основе первых физических принципов. Таким образом, исследования методов прогнозирования сосредоточены на эмпирическом анализе с двумя общими подходами: либо выявление отличительных предвестников землетрясений, либо выявление какой-либо геофизической тенденции или модели сейсмичности, которая может предшествовать сильному землетрясению. ^[23] Методы предвестников используются в основном из-за их потенциальной полезности для краткосрочного предсказания или прогнозирования землетрясений, в то время как методы «трендов» обычно считаются полезными для прогнозирования, долгосрочного прогнозирования (временной масштаб от 10 до 100 лет) или среднесрочного прогнозирования. прогноз (временной масштаб от 1 до 10 лет). ^[24]

Предшественники [ править ]

Предвестник землетрясения - это аномальное явление, которое может эффективно предупреждать о надвигающемся землетрясении. ^[d] Сообщения о них - хотя обычно признаются таковыми только после события - исчисляются тысячами ^[26], некоторые из которых относятся к древности. ^[27] В научной литературе имеется около 400 сообщений о возможных предшественниках примерно двадцати различных типов ^[28], охватывающих весь спектр от аэрономии до зоологии. ^[29] Ни один из них не был признан надежным для целей прогнозирования землетрясений. ^[30]

В начале 1990 года IASPEI запросил кандидатуры для составления Предварительного списка значительных прекурсоров. Было выдвинуто 40 номинаций, из которых пять были отобраны в качестве возможных значимых предшественников, причем две из них были основаны на одном наблюдении каждая. ^[31]

После критического обзора научной литературы Международная комиссия по прогнозированию землетрясений в целях гражданской защиты (МИЭФ) пришла к выводу, что в 2011 г. существуют «значительные возможности для методологических улучшений в этом типе исследований». ^[32] В частности, многие случаи сообщенных прекурсоров противоречивы, не имеют меры амплитуды или, как правило, не подходят для строгой статистической оценки. Опубликованные результаты смещены в сторону положительных результатов, поэтому частота ложноотрицательных результатов (землетрясение, но не предшествующий сигнал) остается неясной. ^[33]

Поведение животных [ править ]

После того, как землетрясение уже началось, волны давления ( P-волны ) распространяются в два раза быстрее, чем более разрушительные поперечные волны ( s-волны ). ^[34] Обычно не замечаемые людьми, некоторые животные могут замечать более мелкие вибрации, которые приходят за несколько или несколько десятков секунд до основного сотрясения, и проявлять тревогу или проявлять другое необычное поведение. ^{[35] [36]} Сейсмометры также могут обнаруживать P-волны, а разница во времени используется электронными системами предупреждения о землетрясениях, чтобы дать людям несколько секунд, чтобы переместиться в более безопасное место.

Обзор научных исследований, доступных по состоянию на 2018 год, охватывающих более 130 видов, обнаружил недостаточные доказательства того, что животные могут предупреждать о землетрясениях за часы, дни или недели. ^[37] Статистические корреляции показывают, что некоторые сообщения о необычном поведении животных происходят из-за небольших землетрясений ( форшоков ), которые иногда предшествуют сильным землетрясениям ^[38], которые, если они достаточно малы, могут остаться незамеченными людьми. ^[39] Форшоки могут также вызвать изменения грунтовых вод или выбросы газов, которые могут быть обнаружены животными. ^[38] Форшоки также обнаруживаются сейсмометрами и долгое время изучались как потенциальные предикторы, но безуспешно (см. # Модели сейсмичности). Сейсмологи не нашли свидетельств среднесрочных физических или химических изменений, которые предсказывают землетрясения, которые могли бы ощущать животные. ^[37]

Анекдотические сообщения о странном поведении животных перед землетрясениями регистрировались на протяжении тысячелетий. ^[35] Некоторое необычное поведение животных может быть ошибочно приписано землетрясению в ближайшем будущем. Эффект памяти фотовспышки заставляет ничем не примечательные детали становиться более запоминающимися и значимыми, когда они связаны с эмоционально сильным событием, таким как землетрясение. ^[40] Даже подавляющее большинство научных докладов в 2018 году обзоре не включают наблюдения , показывающие , что животные ничего не действуют необычно , когда было не землетрясение должно произойти, то есть поведение не было установлено , чтобы быть предсказанием. ^[38]

Большинство исследователей, занимающихся предсказанием землетрясений животными, находятся в Китае и Японии. ^[35] Большинство научных наблюдений было получено в результате землетрясения в Кентербери в 2010 году в Новой Зеландии, землетрясения в Отаки в 1984 году в Японии и землетрясения в Аквиле в 2009 году в Италии. ^[38]

Дилатансия – диффузия [ править ]

В 1970-х годах гипотеза дилатансии-диффузии высоко ценилась как обеспечивающая физическую основу для различных явлений, рассматриваемых как возможные предвестники землетрясений. ^[41] Это было основано на «твердых и повторяемых доказательствах» ^[42] лабораторных экспериментов, что сильно напряженные кристаллические породы испытали изменение объема или дилатансии , ^[e] что вызывает изменения в других характеристиках, таких как скорость сейсмических волн и удельное электрическое сопротивление. , и даже масштабные поднятия рельефа. Считалось, что это произошло на «подготовительной фазе» незадолго до землетрясения, и поэтому соответствующий мониторинг мог бы предупредить о надвигающемся землетрясении.

Обнаружение вариаций относительных скоростей первичных и вторичных сейсмических волн, выраженных как Vp / Vs, по мере того, как они проходили через определенную зону, послужило основой для прогнозирования землетрясений на озере Блю-Маунтин (Нью-Йорк) в 1973 г. (Нью-Йорк) и в Риверсайд (Калифорния) в 1974 г. ^[44] Хотя эти прогнозы были неформальными и даже тривиальными, их очевидный успех рассматривался как подтверждение как дилатансии, так и наличия подготовительного процесса, что привело к тому, что впоследствии было названо «чрезмерно оптимистичными заявлениями» ^[45], что успешное предсказание землетрясения «похоже, находится на грани практической реальности». ^[46]

Тем не менее, многие исследования поставили под сомнение эти результаты ^[47], и в конечном итоге гипотеза была отклонена. Последующее исследование показало, что он «потерпел неудачу по нескольким причинам, в значительной степени связанных с обоснованностью предположений, на которых он был основан», включая предположение о том, что лабораторные результаты можно масштабировать до реального мира. ^[48] Еще одним фактором была предвзятость ретроспективного отбора критериев. ^[49] Другие исследования показали, что дилатансия настолько мала, что Main et al. В 2012 году был сделан вывод: «Концепция крупномасштабной« зоны подготовки », указывающая на вероятную величину будущего события, остается такой же бесплотной, как эфир, который остался незамеченным в эксперименте Майкельсона-Морли ».

Изменения в V _p / V _s [ править ]

V _p - это символ скорости сейсмической P (первичной или сдвиговой) волны, проходящей через горную породу, а V _s - это символ скорости S (вторичной или поперечной) волны. Мелкомасштабные лабораторные эксперименты показали, что соотношение этих двух скоростей, представленное как V _p / V _s, изменяется, когда порода приближается к точке разрушения. В 1970-х годах это считалось вероятным прорывом, когда российские сейсмологи сообщили о наблюдении таких изменений (позже обесцененных ^[50] ) в районе последующего землетрясения. ^[51]Этот эффект, как и другие возможные предшественники, был приписан дилатансии, когда порода, подвергнутая напряжению почти до предела разрушения, слегка расширяется (расширяется). ^[52]

Изучение этого явления у озера Блю-Маунтин в штате Нью-Йорк привело к успешному, хотя и неофициальному прогнозу в 1973 г. ^[53], и ему приписывают предсказание землетрясения 1974 г. на Риверсайде (Калифорния). ^[54] Однако дополнительных успехов не последовало, и было высказано предположение, что эти предсказания были случайностью. ^[55] В _р / В _с аномалией был основой 1976 прогнозирования землетрясения М 5,5 до 6,5 недалеко от Лос - Анджелеса, которая не смогла произойти. ^[56] Другие исследования, основанные на взрывах в карьере (более точные и повторяемые), не обнаружили таких вариаций, ^[57]в то время как анализ двух землетрясений в Калифорнии показал, что указанные вариации, скорее всего, были вызваны другими факторами, включая ретроспективный отбор данных. ^[58] Геллер (1997) отметил, что сообщения о значительных изменениях скорости прекратились примерно с 1980 года.

Выбросы радона [ править ]

Большинство горных пород содержит небольшое количество газов, которые можно изотопно отличить от нормальных атмосферных газов. Имеются сообщения о резких скачках концентрации таких газов перед сильным землетрясением; это было связано с выбросом из-за предсейсмического напряжения или трещиноватости породы. Одним из этих газов является радон , образующийся в результате радиоактивного распада незначительных количеств урана, присутствующих в большинстве горных пород. ^[59]

Радон полезен в качестве потенциального предсказателя землетрясений, потому что он радиоактивен и, следовательно, легко обнаруживается ^[f], а его короткий период полураспада (3,8 дня) делает уровни радона чувствительными к краткосрочным колебаниям. Обзор 2009 г. ^[60] обнаружил 125 сообщений об изменениях в выбросах радона перед 86 землетрясениями с 1966 г. Но, как обнаружил в своем обзоре МИЭФ, землетрясения, с которыми предположительно связаны эти изменения, произошли на расстоянии до тысячи километров, месяцы спустя, и во всех величинах. В некоторых случаях аномалии наблюдались на удаленных участках, но не на более близких. МИЭФ не обнаружил «существенной корреляции». ^[61]

Электромагнитные аномалии [ править ]

Наблюдения за электромагнитными возмущениями и их объяснение процессу разрушения землетрясения восходят к Великому Лиссабонскому землетрясению 1755 года, но практически все такие наблюдения до середины 1960-х годов недействительны, поскольку используемые инструменты были чувствительны к физическому движению. ^[62] С тех пор различные аномальные электрические, электрически резистивные и магнитные явления были приписаны предшествующим изменениям напряжения и деформации, которые предшествуют землетрясениям, ^[63] вселяя надежды на обнаружение надежного предвестника землетрясения. ^[64]Несмотря на то, что горстка исследователей привлекла большое внимание к любой из теорий о том, как такие явления могут возникать, или заявлениям о наблюдении таких явлений до землетрясения, ни одно из таких явлений не является фактическим предшественником.

Обзор 2011 года, проведенный Международной комиссией по прогнозированию землетрясений для гражданской защиты (ICEF) ^[65], обнаружил, что «наиболее убедительными» электромагнитными предвестниками являются сверхнизкочастотные магнитные аномалии, такие как событие Corralitos (обсуждается ниже), зарегистрированное до Loma Prieta 1989 года. землетрясение. Однако теперь считается, что наблюдение было неисправностью системы. Изучение тщательно отслеживаемого землетрясения в Паркфилде 2004 года не обнаружило никаких свидетельств наличия предвестников электромагнитных сигналов любого типа; Дальнейшие исследования показали, что землетрясения с магнитудой менее 5 не вызывают значительных переходных сигналов. ^[66] МИЭФ посчитал, что поиск полезных прекурсоров не увенчался успехом. ^[67]

Сейсмические электрические сигналы VAN [ править ]

Наиболее разрекламированным и наиболее критикуемым заявлением об электромагнитном предшественнике является метод VAN профессоров физики Панайотиса Варотсоса, Кессара Алексопулоса и Константина Номикоса (VAN) из Афинского университета . В статье 1981 г. ^[68] они утверждали, что, измеряя геоэлектрические напряжения - то, что они называли «сейсмическими электрическими сигналами» (SES), они могут предсказывать землетрясения. ^[грамм]

В 1984 году они заявили, что существует «однозначное соответствие» между SES и землетрясениями ^[69], то есть, что « каждому значительному EQ предшествует SES, и наоборот, за каждым SES всегда следует EQ, величина и величина эпицентр которого можно надежно спрогнозировать » ^[70] - СЭС, возникшая между 6 и 115 часами до землетрясения. В качестве доказательства своего метода они заявили о серии успешных предсказаний. ^[71]

Хотя их отчет был «воспринят некоторыми как крупный прорыв», ^[h] сейсмологи встретили его «волной всеобщего скептицизма». ^[73] В 1996 году статья VAN, представленная в журнал Geophysical Research Letters, была подвергнута беспрецедентной публичной рецензии широкой группой рецензентов, причем статья и обзоры были опубликованы в специальном выпуске; ^[74] большинство рецензентов сочли методы VAN некорректными. Дополнительная критика была поднята в том же году в ходе публичных дебатов между некоторыми руководителями. ^{[75] [i]}

Основная критика заключалась в том, что метод геофизически неправдоподобен и научно необоснован. ^[77] Дополнительные возражения включали очевидную ложность заявленной взаимно однозначной взаимосвязи землетрясений и SES ^[78], маловероятность предшествующего процесса, генерирующего сигналы более сильные, чем наблюдаемые при реальных землетрясениях, ^[79] и очень сильные вероятность того, что сигналы были искусственными. ^{[80] [j]} Дальнейшая работа в Греции позволила отследить «аномальные переходные электрические сигналы», подобные SES, обратно к конкретным человеческим источникам, и обнаружила, что такие сигналы не исключаются критериями, используемыми VAN для определения SES. ^[82]Более поздняя работа с использованием современных методов статистической физики, то есть анализа флуктуаций без тренда (DFA), мультифрактального DFA и вейвлет-преобразования, показала, что SES четко отличаются от сигналов, произведенных искусственными источниками. ^{[83] [84]}

Достоверность метода VAN и, следовательно, прогностическая значимость SES основывалась в первую очередь на эмпирическом заявлении о продемонстрированном прогностическом успехе. ^[85] В методологии VAN были обнаружены многочисленные недостатки ^[k], и в 2011 году Международная комиссия по прогнозированию землетрясений для гражданской защиты пришла к выводу, что прогнозируемая способность, заявленная VAN, не может быть подтверждена. ^[86] Большинство сейсмологов считают, что VAN «решительно опровергнуты». ^[87]С другой стороны, раздел «Предвестники землетрясений и прогнозирование» «Энциклопедии геофизики твердой Земли: часть серии« Энциклопедия наук о Земле »(Springer 2011)» заканчивается следующим образом (непосредственно перед его резюме): «недавно было показано что, анализируя временные ряды во вновь введенной временной области «естественное время», можно четко определить подход к критическому состоянию [Sarlis et al. 2008]. Таким образом, похоже, им удалось сократить время выполнения прогноза VAN до нескольких дней [Uyeda and Kamogawa 2008]. Это означает, что сейсмические данные могут сыграть удивительную роль в качестве краткосрочного предвестника в сочетании с данными SES ». ^[88]

С 2001 года группа VAN ввела понятие, которое они называют «естественным временем», применительно к анализу их предшественников. Первоначально он применяется к SES, чтобы отличить их от шума и связать их с возможным надвигающимся землетрясением. В случае проверки (классификация как «активность СЭС») естественный временной анализ дополнительно применяется к общей последующей сейсмичности области, связанной с деятельностью СЭС, с целью улучшения временного параметра прогноза. В методе наступление землетрясения рассматривается как критическое явление . ^{[89] [90]}

Аномалия Корралито [ править ]

Вероятно, самое знаменитое сейсмо-электромагнитное событие из когда-либо существовавших и один из наиболее часто цитируемых примеров возможного предвестника землетрясения - это аномалия Корралитос 1989 года. ^[91] За месяц до землетрясения 1989 года в Лома-Приета измерения магнитного поля Земли на сверхнизких частотах с помощью магнитометра в Корралитосе, Калифорния., всего в 7 км от эпицентра надвигающегося землетрясения, начало показывать аномальное увеличение амплитуды. Всего за три часа до землетрясения измерения увеличились примерно в тридцать раз, чем обычно, с уменьшением амплитуды после землетрясения. Таких амплитуд не было ни за два года эксплуатации, ни на подобном приборе, расположенном на расстоянии 54 км. Для многих людей такая очевидная локализация во времени и пространстве наводила на мысль о связи с землетрясением. ^[92]

Впоследствии в северной и южной Калифорнии были развернуты дополнительные магнитометры, но после десяти лет и нескольких сильных землетрясений аналогичные сигналы не наблюдались. Более поздние исследования поставили под сомнение эту связь, приписывая сигналы Corralitos либо несвязанным магнитным возмущениям ^[93], либо, что проще, неисправности сенсорной системы. ^[94]

Физика Фрейнда [ править ]

В своих исследованиях физики кристаллов Фридеман Фройнд обнаружил, что молекулы воды, встроенные в породу, могут диссоциировать на ионы, если порода находится под сильным напряжением. Получающиеся в результате носители заряда могут генерировать токи батареи при определенных условиях. Фройнд предположил, что, возможно, эти токи могут быть ответственны за предвестники землетрясений, такие как электромагнитное излучение, огни землетрясений и возмущения плазмы в ионосфере. ^[95] Изучение таких токов и взаимодействий известно как «физика Фрейнда». ^{[96] [97] [98]}

Большинство сейсмологов отвергают предположение Фрейнда о том, что сигналы, генерируемые напряжением, могут быть обнаружены и использованы в качестве предвестников по ряду причин. Во-первых, считается, что перед сильным землетрясением напряжение не накапливается быстро, и поэтому нет оснований ожидать быстрого возникновения больших токов. Во-вторых, сейсмологи провели обширный поиск статистически надежных электрических прекурсоров, используя сложную аппаратуру, и не выявили никаких таких прекурсоров. И, в-третьих, вода в земной коре будет вызывать поглощение любых генерируемых токов, прежде чем достигнет поверхности. ^[99]

Нарушение суточного цикла ионосферы [ править ]

Ионосфера обычно развивает нижний D слой в течение дня, а ночью этот слой исчезает , как плазма там превращается в газ . Ночью слой F ионосферы остается сформированным на большей высоте, чем слой D. Волновод для низких ВЧ радиочастот формируются до 10 МГц в течение ночи (от SkyWave распространения) в качестве слоя F отражает эти волны обратно на Землю. Небесная волна теряется в течение дня, так как слой D поглощает эти волны.

Утверждается, что тектонические напряжения в земной коре вызывают волны электрических зарядов ^{[100] [101],} которые распространяются на поверхность Земли и воздействуют на ионосферу. ^[102] УНЧ * записи ^[1] суточного цикла ионосферы показывают, что обычный цикл может быть нарушен за несколько дней до сильного мелкого землетрясения. Когда возникает возмущение, наблюдается, что либо слой D теряется в течение дня, что приводит к возвышению ионосферы и формированию космической волны, либо слой D появляется ночью, что приводит к опусканию ионосферы и, следовательно, к отсутствию небесной волны. ^{[103] [104] [105]}

Научные центры разработали сеть ОНЧ-передатчиков и приемников в глобальном масштабе, которые обнаруживают изменения в небесной волнах. Каждый приемник также является последовательным передатчиком на расстояния от 1000 до 10 000 километров и работает на разных частотах в сети. Общая площадь возбуждения может быть определена в зависимости от плотности сети. ^{[106] [107]} С другой стороны, было показано, что глобальные экстремальные явления, такие как магнитные бури или солнечные вспышки, и локальные экстремальные явления на той же трассе ОНЧ, такие как другое землетрясение или извержение вулкана, которые происходят в ближайшее время с оцениваемым землетрясением, делают трудно или невозможно связать изменения небесной волны с интересующим землетрясением. ^[108]

Спутниковое наблюдение за ожидаемым понижением температуры земли [ править ]

Одним из способов обнаружения подвижности тектонических напряжений является обнаружение локальных повышенных температур на поверхности земной коры, измеренных со спутников . В процессе оценки фон суточных колебаний и шума из-за атмосферных возмущений и деятельности человека удаляется перед визуализацией концентрации тенденций в более широкой области разлома. Этот метод экспериментально применяется с 1995 года. ^{[109] [110] [111] [112]}

В новом подходе к объяснению этого явления Фридман Фройнд из НАСА предположил, что инфракрасное излучение, захваченное спутниками, не связано с реальным повышением температуры поверхности земной коры. Согласно этой версии излучение является результатом квантового возбуждения, которое происходит при химическом повторном связывании положительных носителей заряда ( дырок), которые перемещаются из самых глубоких слоев к поверхности коры со скоростью 200 метров в секунду. Электрический заряд возникает в результате увеличения тектонических напряжений по мере приближения времени землетрясения. Это излучение распространяется на поверхности до 500 х 500 квадратных километров для очень крупных событий и прекращается почти сразу после землетрясения. ^[113]

Тенденции [ править ]

Вместо наблюдения за аномальными явлениями, которые могут быть предвестниками надвигающегося землетрясения, другие подходы к прогнозированию землетрясений ищут тенденции или закономерности, которые приводят к землетрясению. Поскольку эти тенденции могут быть сложными и включать множество переменных, для их понимания часто требуются передовые статистические методы, поэтому их иногда называют статистическими методами. Эти подходы также имеют тенденцию быть более вероятными и иметь более длительные периоды времени, и поэтому они сливаются с прогнозированием землетрясений. ^{[ необходима цитата ]}

Прогноз текущей погоды [ править ]

Прогнозирование текущей погоды землетрясений, предложенное в 2016 году ^{[114] [115],} представляет собой оценку текущего динамического состояния сейсмологической системы на основе естественного времени, введенного в 2001 году. ^[116] Оно отличается от прогнозирования, которое направлено на оценку вероятности будущего события. ^[117], но также считается потенциальной базой для прогнозирования. ^{[118] [119]} Расчеты прогнозирования текущей погоды дают «оценку потенциального землетрясения», то есть оценку текущего уровня сейсмического развития. ^[120] Типичные области применения: сильные глобальные землетрясения и цунами, ^[121] афтершоки и индуцированная сейсмичность, ^{[122] [123]}индуцированная сейсмичность на газовых месторождениях, ^[124] сейсмический риск для глобальных мегаполисов ^[125], изучение кластеризации крупных глобальных землетрясений, ^[126] и т. д.

Эластичный отскок [ править ]

Даже самый твердый камень не является абсолютно твердым. При наличии большой силы (например, между двумя огромными тектоническими плитами, движущимися мимо друг друга) земная кора будет изгибаться или деформироваться. Согласно теории упругого отскока Рейда (1910) , в конечном итоге деформация (деформация) становится настолько большой, что что-то ломается, обычно в существующем разломе. Проскальзывание вдоль разрыва (землетрясение) позволяет скале с каждой стороны отскочить до менее деформированного состояния. При этом энергия выделяется в различных формах, включая сейсмические волны. ^[127] Цикл тектонической силы, накапливающейся при упругой деформации и высвобождающейся при внезапном отскоке, затем повторяется. Поскольку смещение от одиночного землетрясения составляет от менее метра до примерно 10 метров (для землетрясения M 8),^[128] продемонстрированное существование больших сдвиговых смещений на сотни миль показывает существование длительного цикла землетрясений. ^{[129] [м]}

Характерные землетрясения [ править ]

Наиболее изученным разломы землетрясений (например, megathrust Нанькайского , по вине Уошэтч , и разлома Сан - Андреас ) , по всей видимости имеют различные сегменты. В характерных землетрясениях модель постулат , что землетрясения , как правило , сдерживаются в пределах этих сегментов. ^[130] Как длины и другие свойства ^[n]сегментов являются фиксированными, землетрясения, приводящие к разрыву всего разлома, должны иметь аналогичные характеристики. К ним относятся максимальная величина (которая ограничена длиной разрыва) и величина накопленной деформации, необходимой для разрыва сегмента разлома. Поскольку непрерывные движения плит вызывают постоянное накопление напряжения, в сейсмической активности на данном участке должны преобладать землетрясения с аналогичными характеристиками, повторяющиеся через несколько регулярных интервалов. ^[131] Для данного сегмента разлома идентификация этих характерных землетрясений и определение времени их повторяемости (или, наоборот, периода повторяемости ) должны, следовательно, информировать нас о следующем разрыве; это подход, обычно используемый при прогнозировании сейсмической опасности. UCERF3является ярким примером такого прогноза, подготовленного для штата Калифорния. ^[132] Периоды повторяемости также используются для прогнозирования других редких событий, таких как циклоны и наводнения, и предполагают, что частота в будущем будет аналогична частоте, наблюдаемой на сегодняшний день.

Идея характерных землетрясений легла в основу прогноза Паркфилда : довольно похожие землетрясения в 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 и 1966 годах предполагали периодические разрывы каждые 21,9 года со стандартным отклонением ± 3,1 года. ^{[133] [o]} Экстраполяция события 1966 года привела к предсказанию землетрясения примерно в 1988 году или самое позднее до 1993 года (с доверительным интервалом 95%). ^[134] Привлекательность такого способа является то , что предсказание происходит полностью из тренда, который предположительно объясняет неизвестные и, возможно, неизвестные физику землетрясений и параметры разломов. Однако в случае Паркфилда предсказанное землетрясение произошло только в 2004 году, то есть с опозданием на десять лет. Это серьезно опровергает утверждение, что землетрясения в Паркфилде являются квазипериодическими, и предполагает, что отдельные события достаточно различаются в других отношениях, чтобы сомневаться в том, имеют ли они общие характеристики. ^[135]

Неудача прогноза Паркфилда поставила под сомнение достоверность самой характерной модели землетрясения. ^{[136] В} некоторых исследованиях ставились под сомнение различные предположения, в том числе ключевое из них, что землетрясения ограничиваются сегментами, и предполагалось, что «характерные землетрясения» могут быть артефактом смещения выборки и краткости сейсмологических записей (относительно циклов землетрясений). ^[137] Другие исследования рассматривали необходимость учета других факторов, таких как возраст неисправности. ^[п]То, ограничиваются ли землетрясения в более общем плане в пределах сегмента (как это часто видно) или они выходят за границы сегментов (также видно), имеет прямое отношение к степени опасности землетрясения: землетрясения сильнее там, где разрываются несколько сегментов, но для облегчения большей напряжения они будут происходить реже. ^[139]

Сейсмические бреши [ править ]

В месте соприкосновения, где две тектонические плиты скользят друг мимо друга, каждая секция должна в конечном итоге проскользнуть, поскольку (в долгосрочной перспективе) ни одна не останется позади. Но не все они скользят одновременно; разные участки будут находиться на разных стадиях цикла накопления деформации (деформации) и резкого отскока. В модели сейсмического разрыва следует ожидать «следующего большого землетрясения» не в тех сегментах, где недавняя сейсмичность уменьшила напряжение, а в промежутках между ними, где неослабленная деформация является наибольшей. ^[140] Эта модель интуитивно понятна; он используется в долгосрочном прогнозировании и лежал в основе ряда прогнозов для стран Тихоокеанского региона ( Тихоокеанский регион ) в 1979 и 1989–1991 годах. ^[141]

Однако сейчас известно, что некоторые основные предположения о сейсмических разрывах неверны. При внимательном рассмотрении предполагается, что «в сейсмических промежутках может не быть информации о времени возникновения или величине следующего крупного события в регионе»; ^[142] статистические проверки прогнозов в районе Тихого океана показывают, что модель сейсмического разрыва «плохо предсказывала сильные землетрясения». ^[143] Другое исследование пришло к выводу, что длительный период затишья не увеличивает вероятность землетрясения. ^[144]

Модели сейсмичности [ править ]

Для предсказания землетрясений были разработаны различные эвристически выведенные алгоритмы. Вероятно, наиболее широко известно семейство алгоритмов M8 (включая метод RTP), разработанное под руководством Владимира Кейлиса-Борока . M8 выдает сигнал тревоги «Время повышенной вероятности» (TIP) для сильного землетрясения определенной магнитуды после наблюдения определенных моделей более мелких землетрясений. ТИПы обычно охватывают большие территории (до тысячи километров в поперечнике) на срок до пяти лет. ^[145] Такие большие параметры сделали M8 спорным, так как трудно определить, были ли какие-либо попадания, которые произошли, были умело предсказаны, или это только результат случайности.

M8 привлекла значительное внимание, когда землетрясения на Сан-Симеон и Хоккайдо в 2003 году произошли в пределах TIP. ^[146] В 1999 году группа Кейлис-Борока опубликовала заявление о достижении статистически значимых промежуточных результатов с использованием своих моделей M8 и MSc, что касается крупных землетрясений во всем мире. ^[147] Однако Geller et al. ^[148] скептически относятся к предсказаниям на период менее 30 лет. Широко разрекламированный TIP для землетрясения M 6.4 в Южной Калифорнии в 2004 году не был выполнен, как и два других менее известных TIP. ^[149] Глубокое исследование метода RTP в 2008 году показало, что из примерно двадцати сигналов тревоги только два могут считаться срабатыванием (и у одного из них вероятность срабатывания в любом случае составляла 60%). ^[150]Он пришел к выводу, что «RTP не сильно отличается от наивного метода предположений, основанного на исторических показателях сейсмичности». ^[151]

Ускоренное высвобождение момента (AMR, «момент», являющееся измерением сейсмической энергии), также известное как анализ времени до отказа или ускоренное высвобождение сейсмического момента (ASMR), основано на наблюдениях, которые предвосхищают активность перед сильным землетрясением не только увеличился, но увеличился с экспоненциальной скоростью. ^[152] Другими словами, график кумулятивного количества форшоков становится более крутым непосредственно перед главным толчком.

В соответствии с формулировкой Bowman et al. (1998) в проверяемую гипотезу ^[153] и ряд положительных отчетов, УПП казался многообещающим ^[154], несмотря на несколько проблем. К известным проблемам относятся не обнаружение для всех местоположений и событий, а также сложность прогнозирования точного времени возникновения, когда хвостовой конец кривой становится крутым. ^[155] Но тщательное тестирование показало, что очевидные тенденции AMR, вероятно, являются результатом того, как выполняется подгонка данных, ^[156] и неспособности учесть пространственно-временную кластеризацию землетрясений. ^[157] Таким образом, тенденции AMR статистически не значимы. Интерес к AMR (если судить по количеству рецензируемых статей) с 2004 г. упал.^[158]

Машинное обучение [ править ]

Rouet-Leduc et al. (2019) сообщили об успешном обучении случайного леса регрессии на данных акустических временных рядов, способных идентифицировать сигнал, излучаемый из зон разломов, который прогнозирует разрушение разлома. Rouet-Leduc et al. (2019) предположили, что идентифицированный сигнал, ранее считавшийся статистическим шумом, отражает увеличивающееся излучение энергии перед ее внезапным высвобождением во время проскальзывания. Rouet-Leduc et al. (2019) далее постулировали, что их подход может ограничить время отказа и привести к идентификации других неизвестных сигналов. ^[159]Из-за редкости самых катастрофических землетрясений получение репрезентативных данных остается проблематичным. В ответ Rouet-Leduc et al. (2019) предположили, что их модель не нуждается в обучении на данных катастрофических землетрясений, поскольку дальнейшие исследования показали, что представляющие интерес сейсмические закономерности аналогичны для небольших землетрясений. ^[160]

Глубокое обучение также применялось для прогнозирования землетрясений. Хотя закон Бата и закон Омори в описывают величину землетрясения толчки и их изменяющихся во времени свойств, предсказание «пространственного распределения афтершоков» остается открытой проблемой исследования. Используя программные библиотеки Theano и TensorFlow , DeVries et al. (2018) обучил нейронную сетькоторый позволил достичь более высокой точности в прогнозировании пространственного распределения афтершоков землетрясений, чем ранее установленная методология изменения напряжения кулоновского разрушения. Примечательно, что DeVries et al. (2018) сообщили, что их модель не делала «предположений об ориентации или геометрии плоскости приемника» и сильно взвешивала изменение напряжения сдвига, «сумму абсолютных значений независимых компонентов тензора изменения напряжения», а результаты фон Мизеса критерий. DeVries et al. (2018) постулировали, что зависимость их модели от этих физических величин указывает на то, что они могут «контролировать возникновение землетрясений в течение наиболее активной части сейсмического цикла». Для проверочного тестирования DeVries et al. (2018) зарезервировали 10% положительных обучающих выборок данных о землетрясениях и такое же количество случайно выбранных отрицательных выборок.^[161]

Арно Миньян и Марко Броккардо аналогичным образом проанализировали применение искусственных нейронных сетей для прогнозирования землетрясений. В обзоре литературы они обнаружили, что исследования по прогнозированию землетрясений с использованием искусственных нейронных сетей тяготели к более сложным моделям на фоне повышенного интереса к этой области. Они также обнаружили, что нейронные сети, используемые для прогнозирования землетрясений с заметным успехом, были сопоставимы по производительности с более простыми моделями. Они также рассмотрели вопросы получения соответствующих данных для обучения нейронных сетей предсказанию землетрясений, написав, что «структурированный, табличный характер каталогов землетрясений» делает прозрачные модели машинного обучения более желательными, чем искусственные нейронные сети. ^[162]

Сейсмичность, вызванная ЭМИ [ править ]

Электромагнитные импульсы высокой энергии могут вызывать землетрясения в течение 2–6 дней после излучения генераторов ЭМИ. ^[163] Было высказано предположение, что сильные электромагнитные воздействия могут контролировать сейсмичность, поскольку последующая динамика сейсмичности кажется намного более регулярной, чем обычно. ^{[164] [165]}

Известные предсказания [ править ]

Это предсказания или утверждения предсказаний, которые примечательны либо с научной точки зрения, либо из-за общественной дурной славы и претендуют на научную или квазинаучную основу. Поскольку многие прогнозы хранятся конфиденциально или публикуются в малоизвестных местах и ​​становятся заметными только тогда, когда они заявляются, может иметь место систематическая ошибка отбора, при которой совпадения привлекают больше внимания, чем промахи. Перечисленные здесь предсказания обсуждаются в книге Хоу ^[166] и статье Геллера. ^[167]

1975: Хайчэн, Китай [ править ]

Землетрясение Хайчэн 1975 года с магнитудой 7,3 балла - наиболее часто упоминаемый «успешный» прогноз землетрясений. ^[168] Мнимая история состоит в том, что изучение сейсмической активности в регионе привело к тому, что китайские власти в июне 1974 года выпустили среднесрочный прогноз, и поэтому политические власти приказали принять различные меры, в том числе принудительную эвакуацию домов, строительство «простых домов». наружные конструкции », а также показ фильмов на природе. Землетрясение, произошедшее в 19:36, было достаточно мощным, чтобы разрушить или серьезно повредить около половины домов. Однако, как утверждается, «принятые эффективные профилактические меры» позволили снизить число погибших до 300 в районе с населением около 1,6 миллиона человек, где в противном случае можно было бы ожидать гибели десятков тысяч человек.^[169]

Однако, несмотря на то, что произошло сильное землетрясение, высказывались некоторые скептицизма в отношении описаний мер, принятых на основе своевременного прогноза. Это событие произошло во время Культурной революции , когда «вера в предсказание землетрясений стала элементом идеологической ортодоксии, которая отличала истинных партийных деятелей от правых уклонистов». ^[170] Ведение документации было нарушено, что затрудняло проверку деталей, в том числе была ли назначена эвакуация. Метод, используемый для среднесрочных или краткосрочных прогнозов (кроме «революционной линии председателя Мао» ^[171] ), не определен. ^[q]Эвакуация могла быть спонтанной после сильного форшока (M 4.7), произошедшего накануне. ^{[173] [r]}

Исследование 2006 года, имевшее доступ к большому количеству записей, показало, что прогнозы ошибочны. «В частности, не было официального краткосрочного прогноза, хотя такой прогноз был сделан отдельными учеными». ^[174]Также: «только форшок повлиял на окончательные решения о предупреждении и эвакуации». По их оценкам, погибло 2041 человек. То, что больше не погибло, было связано с рядом случайных обстоятельств, включая просвещение о землетрясениях в предыдущие месяцы (вызванное повышенной сейсмической активностью), местную инициативу, время (когда люди не работали и не спали) и местный стиль строительства. Авторы приходят к выводу, что, будучи неудовлетворительным прогнозом, «это была попытка предсказать сильное землетрясение, которое впервые не закончилось практической неудачей». ^[175]

1981: Лима, Перу (Брэди) [ править ]

В 1976 году Брайан Брэди, физик, работавший тогда в Горнорудном бюро США , где он изучал разрушение горных пород, «завершил серию из четырех статей по теории землетрясений, сделав вывод о том, что деформация возникает в зоне субдукции [в прибрежной зоне Перу] может привести к землетрясению большой силы в период от семи до четырнадцати лет с середины ноября 1974 года ". ^[176] В служебной записке, написанной в июне 1978 г., он сузил временное окно до «с октября по ноябрь 1981 г.» с основным шоком в диапазоне 9,2 ± 0,2. ^[177] В меморандуме 1980 г. сообщалось, что он указывал «середину сентября 1980 г.». ^[178]Это обсуждалось на научном семинаре в Сан-Хуане, Аргентина, в октябре 1980 г., где коллега Брэди, У. Спенс, представил доклад. 29 октября Брэди и Спенс встретились с правительственными чиновниками США и Перу и «предсказали серию землетрясений большой магнитуды во второй половине 1981 года». ^[179] Это предсказание стало широко известно в Перу после того, что посольство США охарактеризовало как «сенсационные заголовки на первых страницах большинства ежедневных газет Лимы» 26 января 1981 года. ^[180]

27 января 1981 года, после рассмотрения прогноза Брэди-Спенса, Национальный совет по оценке прогнозов землетрясений США (NEPEC) объявил, что он «не убежден в научной достоверности» прогноза и «ничего не показал в наблюдаемых данных сейсмичности или». в теории в той мере, в какой она представлена, это придает смысл предсказанным временам, местам и магнитуде землетрясений ". Далее говорилось, что хотя в прогнозируемое время существует вероятность крупных землетрясений, эта вероятность была низкой, и рекомендовалось «не уделять серьезного внимания прогнозу». ^[181]

Не беспокоясь, ^[s] Брэди впоследствии пересмотрел свой прогноз, заявив, что 6 июля, 18 августа и 24 сентября 1981 г. или около того произойдет не менее трех землетрясений, ^[183] заставив одного чиновника Геологической службы США пожаловаться: «Если ему позволят продолжить чтобы сыграть в эту игру ... он рано или поздно добьется успеха, и многие сочтут его теории достоверными ". ^[184]

28 июня (дата, которая наиболее широко считается датой первого предсказанного землетрясения) сообщалось, что «население Лимы провело тихое воскресенье». ^[185] Заголовок одной перуанской газеты: «NO PASO NADA» («Ничего не происходит»). ^[186]

В июле Брэди официально отказался от своего прогноза на том основании, что не было необходимой сейсмической активности. ^[187] Экономические убытки из-за сокращения туризма во время этого эпизода были приблизительно оценены в сто миллионов долларов. ^[188]

1985–1993: Паркфилд, США (Бакун-Линд) [ править ]

« Эксперимент по предсказанию землетрясений в Паркфилде » был самым известным научным предсказанием землетрясений за всю историю человечества. ^{[189] [t]} Это было основано на наблюдении, что сегмент Паркфилд разлома Сан-Андреас ^[u] регулярно разрушается умеренными землетрясениями силой около 6 баллов каждые несколько десятилетий: 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 и 1966. . ^[190] Более конкретно, Бакун и Линд (1985) указал, что, если 1934 трясутся исключен, они происходят каждые 22 лет, ± 4,3 года. Считая от 1966 года, они предсказали 95% вероятность того, что следующее землетрясение произойдет примерно в 1988 году или самое позднее в 1993 году. Национальный прогноз землетрясений Совет по оценке(NEPEC) оценил это и согласился. ^[191] Геологическая служба США и штат Калифорния поэтому создали одну из «самых сложных и плотных сетей мониторинговых приборов в мире» ^[192], отчасти для выявления любых предвестников землетрясения. Уверенность была достаточно высока, поэтому были составлены подробные планы по предупреждению аварийных органов в случае появления признаков надвигающегося землетрясения. ^[193] По словам Economist : «Никогда еще засада не была устроена так тщательно для такого события». ^[194]

Наступил 1993 год, но прошел без исполнения. В конце концов, 28 сентября 2004 г. на участке разлома Паркфилд произошло землетрясение магнитудой 6,0, но без предупреждения или очевидных предвестников. ^[195] В то время как эксперимент поймать землетрясение, по мнению многих ученых, были успешными, ^[196] прогноз был неудачным в том , что в конечном итоге событие было десятилетие поздно. ^[v]

1983–1995: Греция (VAN) [ править ]

В 1981 году группа «Ван», возглавляемая Панайотисом Варотсосом, заявила, что они обнаружили связь между землетрясениями и «сейсмическими электрическими сигналами» (SES). В 1984 году они представили таблицу из 23 землетрясений с 19 января 1983 года по 19 сентября 1983 года, из которых они утверждали, что успешно предсказали 18 землетрясений. ^[199] Затем последовали и другие списки, такие как их заявление 1991 г. о предсказании шести из семи землетрясений с M _s   ≥ 5,5 в период с 1 апреля 1987 г. по 10 августа 1989 г. или пяти из семи землетрясений с M _s   ≥ 5,3 в перекрывающихся период с 15 мая 1988 г. по 10 августа 1989 г. ^[w] В 1996 г. они опубликовали «Сводку всех прогнозов, выпущенных с 1 января 1987 г. по 15 июня 1995 г.», ^[200]что составляет 94 прогноза. ^[201] Сопоставляя это со списком «Все землетрясения с M _S (ATH)» ^{[202] [x]} и в пределах географических границ, включая большую часть Греции, ^[y] они составили список из 14 землетрясений, которые они должны были предсказать. . Здесь они заявляют о десяти успехах, что составляет 70%. ^{[205] [z]}

Прогнозы VAN подвергались критике по разным причинам, включая их геофизическую неправдоподобность, ^[206] «расплывчатость и двусмысленность», ^[207] несоответствие критериям прогноза, ^[208] и корректировку параметров задним числом. ^[209] Критический обзор 14 случаев, когда VAN заявлял о 10 успехах, показал только один случай, когда землетрясение произошло в пределах параметров прогноза. ^[210] Согласно Муларджии и Гасперини, предсказания VAN не только не оправдывают ожиданий, но и показывают «гораздо лучшую связь с событиями, которые произошли до них». ^[211] Другие ранние обзоры показали, что результаты VAN при оценке по определенным параметрам были статистически значимыми.^{[212] [213]} Как положительные, так и отрицательные взгляды на прогнозы VAN за этот период были обобщены в книге 1996 г. «Критический обзор VAN» под редакцией сэра Джеймса Лайтхилла ^[214] и в выпуске дебатов, представленном журналом Geophysical Research Letters это было сосредоточено на статистической значимости метода VAN. ^[215] VAN имел возможность ответить своим критикам в этих обзорных публикациях. ^[216] В 2011 году МИЭФ рассмотрел дебаты 1996 года и пришел к выводу, что оптимистичные возможности прогнозирования SES, заявленные VAN, не могут быть подтверждены. ^[217] В 2013 году деятельность СЭС была обнаружена ^[218]совпадать с минимумами флуктуаций параметра порядка сейсмичности, которые, как было показано ^[219], являются статистически значимыми предвестниками с помощью анализа совпадений событий. ^[220]

Ключевой проблемой являются большие и часто неопределенные параметры прогнозов ^[221] , так что некоторые критики говорят, что это не прогнозы, и их не следует признавать таковыми. ^[222] Большая часть разногласий с VAN возникает из-за того, что эти параметры не указаны должным образом. Некоторые из их телеграмм включают предсказания двух отдельных землетрясений, таких как (обычно) одно землетрясение, предсказанное в 300 км «к северо-западу» от Афин, а другое - в 240 км «з.д.», с величинами [sic] 5,3 и 5, 8 дюймов, без ограничения по времени. ^{[223] [aa]} Оценка параметра времени была введена в методе VAN с помощью естественного времени в 2001 году. ^[225]VAN оспаривает «пессимистические» выводы своих критиков, но критики не смягчились. ^[226] Было высказано предположение, что VAN не смогли учесть кластеризацию землетрясений ^[227] или что они по-разному интерпретировали свои данные в периоды повышенной сейсмической активности. ^[228]

VAN неоднократно подвергался критике за то, что вызвал общественную панику и массовые беспорядки. ^[229] Это усугубляется широтой их прогнозов, которые охватывают большие территории Греции (до 240 километров в поперечнике, а часто и пары областей), ^[ab] намного превышающие площади, на самом деле пострадавшие от землетрясений прогнозируемой магнитуды. (обычно несколько десятков километров в поперечнике). ^{[230] [ac]} Значения также широки: прогнозируемая величина "6.0" представляет собой диапазон от умеренной величины 5,3 до широко разрушительной 6,7. ^[ad] В сочетании с неопределенными временными окнами в месяц и более ^[231] такие прогнозы «не могут быть использованы на практике» ^[232]для определения соответствующего уровня готовности, ограничивать ли обычное функционирование общества, или даже делать публичные предупреждения. ^[ae]

2008: Греция (VAN) [ править ]

После 2006 года VAN заявляет, что все тревоги, связанные с деятельностью SES, были опубликованы на arxiv.org . Такая активность SES оценивается с помощью нового метода, который они называют «естественным временем». Один такой отчет был опубликован 1 февраля 2008 года, за две недели до самого сильного землетрясения в Греции за период 1983-2011 годов. Землетрясение произошло 14 февраля 2008 г. с магнитудой (Mw) 6.9. Отчет VAN был также описан в статье в газете Ethnos от 10 февраля 2008 г. ^[234] Однако Герассимос Пападопулос отметил, что отчеты VAN были запутанными и двусмысленными, и что «ни одно из утверждений об успешных прогнозах VAN не является оправданным. " ^[235]Ответ на этот комментарий, в котором настаивал на точности прогноза, был опубликован в том же номере. ^[236]

1989: Лома Приета, США [ править ]

1989 Лома Prieta землетрясение (эпицентр в Санта - Крус горах северо - западу от Сан - Хуан Баутиста, Калифорния ) нанесли значительный ущерб в Сан - Франциско Bay Area Калифорния. ^[237] Геологическая служба США (USGS) , как сообщается , утверждал, двенадцать часов после того, как событие, что он был «прогноз» это землетрясение в отчете за предыдущий год. ^[238] Сотрудники USGS впоследствии заявили, что это землетрясение было «ожидаемым»; ^[239] Также были сделаны различные другие утверждения о предсказании. ^[240]

Харрис (1998) рассмотрел 18 статей (с 26 прогнозами), датированных 1910 годом, «которые по-разному предлагают или имеют отношение к научным прогнозам землетрясения 1989 года в Лома-Приете». (В этом случае не делается различия между прогнозом , который ограничивается вероятностной оценкой землетрясения, происходящего в течение некоторого периода времени, и более конкретным прогнозом . ^[241] ) Ни один из этих прогнозов не может быть тщательно проверен из-за отсутствия специфичность, ^[242] и там, где прогноз действительно ограничивает правильное время и место, окно было настолько широким (например, охватывая большую часть Калифорнии в течение пяти лет), что теряло всякую ценность как прогноз. Прогнозы, которые были близки (но с вероятностью всего 30%), имели окна в десять или двадцать лет.^[243]

Один из спорных прогнозов был получен из алгоритма M8, который Кейлис-Борок и его коллеги использовали в четырех прогнозах. ^[244] Первый из этих прогнозов не учитывал как величину (M 7,5), так и время (пятилетнее окно с 1 января 1984 г. по 31 декабря 1988 г.). Они действительно получили местоположение, включив большую часть Калифорнии и половину Невады. ^[245] Последующая редакция, представленная NEPEC, увеличила временное окно до 1 июля 1992 года и сократила местоположение до центральной Калифорнии; величина осталась прежней. Цифра, которую они представили, имела еще два пересмотра для землетрясений с М ≥ 7.0 в центральной Калифорнии. Пятилетнее временное окно для одного закончилось в июле 1989 года, и поэтому он пропустил мероприятие в Лома-Приете; вторая редакция была продлена до 1990 г. и включала Лома Приета. ^[246]

Обсуждая успех или неудачу прогноза землетрясения в Лома-Приета, некоторые ученые утверждают, что оно не произошло на разломе Сан-Андреас (в центре внимания большинства прогнозов) и связано с наклонно-сдвиговым (вертикальным) движением, а не со сдвигом. (горизонтальное) движение и так не было предсказано. ^[247]

Другие ученые утверждают, что это действительно произошло в зоне разлома Сан-Андреас и сняло большую часть напряжения, накопленного после землетрясения в Сан-Франциско 1906 года; поэтому некоторые прогнозы оказались верными. ^[248] Хаф утверждает, что «большинство сейсмологов» не верят, что это землетрясение было предсказано «само по себе». ^[249] В строгом смысле не было никаких предсказаний, только прогнозы, которые были лишь частично успешными.

Ибен Браунинг утверждал, что предсказал событие Лома-Приета, но (как будет показано в следующем разделе) это утверждение было отклонено.

1990: Новый Мадрид, США (Браунинг) [ править ]

Ибен Браунинг (ученый со степенью доктора зоологии и биофизиком, но без опыта в геологии, геофизике или сейсмологии) был «независимым бизнес-консультантом», который прогнозировал долгосрочные климатические тенденции для предприятий. ^[af] Он поддержал идею (научно недоказанную) о том, что вулканы и землетрясения с большей вероятностью будут вызваны, когда приливная сила солнца и луны совпадает, чтобы оказать максимальное давление на земную кору ( сизигия ). ^[ag] Вычислив, когда эти приливные силы максимизируются, Браунинг затем «спроектировал» ^[251], какие районы наиболее подвержены риску сильного землетрясения. Район, который он часто упоминал, был Ново-Мадридской сейсмической зоной.в юго-восточном углу штата Миссури , на месте трех очень сильных землетрясений 1811–1812 годов, которые он соединил с датой 3 декабря 1990 года.

Репутация и предполагаемое доверие Браунинга повысились, когда он утверждал в различных рекламных проспектах и ​​рекламных объявлениях, что предсказал (среди других событий ^[ах] ) землетрясение в Лома-Приете 17 октября 1989 года. ^[253] Образован Национальный совет по оценке прогнозов землетрясений (NEPEC). Специальная рабочая группа (AHWG) для оценки прогноза Браунинга. В его отчете (опубликованном 18 октября 1990 г.) прямо отвергалось утверждение об успешном предсказании землетрясения в Лома-Приета. ^[254]Стенограмма его выступления в Сан-Франциско 10 октября показывает, что он сказал: «Вероятно, будет несколько землетрясений по всему миру, уровень Рихтера 6+, и может быть один или два вулкана», что в глобальном масштабе примерно в среднем за неделю - без упоминания о землетрясениях в Калифорнии. ^[255]

Хотя отчет AHWG опроверг как утверждения Браунинга о предшествующем успехе, так и основу его «прогнозов», он не оказал большого влияния после года непрерывных утверждений об успешном прогнозе. Прогноз Браунинга получил поддержку геофизика Дэвида Стюарта ^[ai] и молчаливую поддержку многих государственных властей в их подготовке к крупной катастрофе, и все это было усилено массовым освещением в средствах массовой информации. ^[258] 3 декабря ничего не произошло, ^[259] Браунинг умер от сердечного приступа семь месяцев спустя. ^[260]

2004 и 2005: Южная Калифорния, США (Кейлис-Борок) [ править ]

M8 алгоритм (разработанный под руководством Владимира Кейлис-Борок в Лос - Анджелесе ) завоевал уважение кажущиеся успешных предсказаний 2003 Сан - Симеон и Хоккайдо землетрясения. ^[261] Поэтому большой интерес вызвало предсказание в начале 2004 г. землетрясения с магнитудой M ≥ 6.4 где-нибудь в районе южной Калифорнии площадью примерно 12 000 кв. Миль 5 сентября 2004 г. или ранее. ^[262] При оценке этого прогноза. California Earthquake Предсказание Совет по оценке(CEPEC) отметил, что этот метод еще не сделал достаточно прогнозов для статистической проверки и был чувствителен к исходным предположениям. Поэтому он пришел к выводу, что никаких «специальных действий государственной политики» не было оправдано, хотя он напомнил всем калифорнийцам «о значительных сейсмических опасностях по всему штату». ^[263] Прогнозируемое землетрясение не произошло.

Очень похожий прогноз был сделан для землетрясения 14 августа 2005 г. или ранее примерно в том же районе южной Калифорнии. Оценка и рекомендация CEPEC были в основном такими же, на этот раз отмечалось, что предыдущий прогноз и два других не были выполнены. ^[264] Это предсказание также не удалось.

2009: Л'Акуила, Италия (Джулиани) [ править ]

6 апреля 2009 года в 03:32 в регионе Абруццо в центральной Италии произошло землетрясение магнитудой M 6,3. ^[265] В городе Аквила и его окрестностях около 60 000 зданий рухнули или были серьезно повреждены, в результате чего 308 человек погибли и 67 500 человек остались без крова. ^[266] Примерно в то же время сообщалось, что Джампаоло Джулиани предсказал землетрясение, пытался предупредить общественность, но итальянское правительство заткнуло ему рот. ^[267]

Джампаоло Джулиани был лаборантом в Laboratori Nazionali del Gran Sasso . В качестве хобби он в течение нескольких лет наблюдал за радоном с помощью приборов, которые он спроектировал и построил. До землетрясения в Аквиле он был неизвестен научному сообществу и не публиковал никаких научных работ. ^[268] 24 марта он дал интервью итальянскому блогу Donne Демократизм о рое землетрясений низкой мощности в регионе Абруццо, которое началось в декабре прошлого года. Он сказал, что этот рой нормальный и к концу марта сократится. 30 марта на Л'Акуилу обрушилась волна магнитуды 4,0, самая большая на сегодняшний день. ^[269]

27 марта Джулиани предупредил мэра Аквилы, что в течение 24 часов может произойти землетрясение, и произошло землетрясение M ~ 2.3. ^[270] 29 марта он сделал второе предсказание. ^[271] Он позвонил мэру города Сульмона, примерно в 55 км к юго-востоку от Л'Акуилы, чтобы ожидать «разрушительного» - или даже «катастрофического» землетрясения в течение 6–24 часов. Фургоны с громкоговорителями использовались, чтобы предупредить жителей Сульмоны об эвакуации, что вызвало панику. Землетрясения не последовало, и Джулиано были процитированы за разжигание общественной тревоги и были запрещены делать публичные прогнозы на будущее. ^[272]

После события в Аквиле Джулиани заявил, что всего за несколько часов до этого он обнаружил тревожный рост уровня радона. ^[273] Он сказал, что предупредил родственников, друзей и коллег накануне землетрясения. ^[274] Впоследствии он дал интервью Международной комиссии по прогнозированию землетрясений для гражданской защиты, которая установила, что Джулиани не передал действительный прогноз главного удара гражданским властям до его возникновения. ^[275]

Сложность или невозможность [ править ]

Как показывают предыдущие примеры, результаты прогнозов землетрясений неутешительны. ^[276] Оптимизм 1970-х годов относительно того, что обычное предсказание землетрясений будет «скоро», возможно, в течение десяти лет ^[277] , к 1990-м годам оказался разочаровывающе слабым, ^[278] и многие ученые начали задаваться вопросом, почему. К 1997 году в настоящее время положительно заявил , что землетрясения могут не быть предсказаны, ^[279] , что привело к заметному дискуссии в 1999 году по вопросу о целесообразности предсказания отдельных землетрясений реалистичной научной целью. ^[280]

Предсказание землетрясений могло быть неудачным только потому, что оно «чертовски сложно» ^[281] и все еще выходит за рамки нынешней компетенции науки. Несмотря на уверенное заявление четыре десятилетия назад о том, что сейсмология «находится на пороге» надежных прогнозов ^{[282], все} же может быть недооценка трудностей. Еще в 1978 году сообщалось, что землетрясение может быть осложнено «неоднородным распределением механических свойств вдоль разлома» ^[283], а в 1986 году геометрические неровности на поверхности разлома «, по-видимому, оказывают большое влияние на запуск и остановку разлома. разрывы ». ^[284] Другое исследование приписало существенные различия в поведении разлома зрелости разлома.^[aj]Подобные сложности не отражаются в современных методах прогнозирования. ^[286]

Сейсмологии, возможно, еще не хватает адекватного понимания самой центральной концепции - теории упругого отскока . Моделирование, которое исследовало предположения относительно распределения скольжения, показало, что результаты «не согласуются с классическим взглядом теории упругого отскока». (Это было связано с деталями неоднородности разломов, не учтенными в теории. ^[287] )

Прогнозирование землетрясений может быть невозможно по сути. Утверждалось, что Земля находится в состоянии самоорганизованной критичности, «где любое небольшое землетрясение имеет некоторую вероятность перерасти в большое событие». ^[288] На основании теории принятия решений также утверждалось, что «предсказание сильных землетрясений в любом практическом смысле невозможно». ^[289]

То, что предсказание землетрясения может быть невозможно по своей сути, было сильно оспорено ^[290]. Но лучшее опровержение невозможности - эффективное предсказание землетрясений - еще предстоит продемонстрировать. ^[ак]

См. Также [ править ]

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Источники [ править ]

Дополнительное чтение [ править ]

• Стюарт Роббинс (1 сентября 2012 г.). "Сумасшедшие землетрясения: вызывают ли приливы землетрясения?" . Разоблачение подкаста псевдоастрономии. - Подкаст, в котором обсуждается, почему утверждение о том, что землетрясения можно предсказывать, является ложным.
• Краткосрочная оценка опасности землетрясений для разлома Сан-Андреас в Южной Калифорнии (PDF) (Отчет). Геологическая служба США. 1991. Открытый отчет 91-32.
• Хаф, Сьюзан Элизабет (2007). Шкала Рихтера: мера землетрясения, мера человека . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-12807-8.
• Лангер, Джеймс С. (2008). « Шкала Рихтера: Измерение землетрясения, Измерение человека , Сьюзан Элизабет Хаф, Princeton U. Press, Принстон, Нью-Джерси, 2007. $ 27,95 (335 стр.). ISBN 978-0-691-12807-8 ». Физика сегодня . 61 (1): 60–62. Bibcode : 2008PhT .... 61a..60H . DOI : 10.1063 / 1.2835157 .
• Г.-П. Остермейер, В.Л. Попов, Э. Шилко, О. Васильева (2021). Многомасштабная биомеханика и трибология неорганических и органических систем . Памяти профессора Сергея Псахие. Springer Int. Publ. DOI: 10.1007 / 978-3-030-60124-9

Внешние ссылки [ править ]

• Геологическая служба США: темы прогноза землетрясений
• Геологическая служба США: статистика землетрясений