基于PI方法的大震长时程回溯性预测检验研究

发布时间：2020-05-11 13:50

【摘要】：多年以来,地震预报作为世界性科学难题仍处于探索阶段。而破坏性地震给人类造成的灾难,使得地震预报成为人们长期以来追求并迫切希望有所突破的前沿性课题。对于大震的相关研究,早已不再局限于地表观测数据。近些年来,地震电离层异常扰动的震例研究引起了广泛的关注。本论文应用具有统计学属性的图像信息(Pattern Informatics,简称PI)方法,在对该方法进行系统学习后,选取了三个浅源大震结合不同的数据资料进行长时程的回溯性研究。主要研究内容和结果如下:1、获取日本气象厅地震目录资料,针对日本局部地区(32.0°～46.0°N,136.0°～148.0°E)2000年以来包含3·11东北9.0级大地震在内的7.0级以上较大震例等进行了多参数模型下的中长期回溯性预测检验研究。模型参数的主要变量为空间网格尺度(0.5°×0.5°;1.0°×1.0°)和预测时间窗长(5～10年)。结合震例的构造环境等从连续的预测窗图像中定性分析“热点(hotspots)”与地震的相关关系,并且从预测窗图像中观察到多数地震是存在地震热点的,且相对于其他7.0级以上地震,9级大地震的热点更为密集和持久。2、以R值评分和ROC检验方法,定量评估不同参数模型下PI方法对于地震活动性中长期预测的效能。从震例的实践应用中加深对该方法的理解,并且进一步验证了该方法在预测窗长相对较长和网格尺度相对较大的情况下,对较大震例的中长期预测具有良好效果。前人应用该方法研究大震震例时,目标地震中鲜有如此巨大的海沟地震。而不同参数模型下,对于其他7.0级以上的目标地震,存在着一定虚报和漏报的情况,这是今后统计研究的一个重点。3、P1方法的自身特点和可移植性使其能够被改进,应用于地震电离层异常扰动的震例研究中。应用改进的PI方法,结合DEMETER电磁卫星数据资料(电子浓度、电子温度),对瓦努阿图群岛Ms7.3地震(海域地震)和中国四川汶川Ms8.0地震(内陆地震),进行长时程的回溯性预测研究。与以往应用改进的Pl方法结合电离层物理参量进行的震例研究相比,参数有所调整,并且针对7.0级以上的2个强震,将其回溯的时程延长为近一年。在长期连续的异常扰动演化图中,观察到对于不同震例,无论是发生于大洋板块(俯冲)边界,亦或是发生于内陆构造环境中的大震,其共性特点是异常扰动在空间分布上并不集中于震中垂直上空,而是偏向于磁赤道方向。4、对于同一个震例,在相同时空参数下,其电子浓度和电子温度出现明确区别于背景场的异常扰动的时段并不完全同步。且对于同一个震例的同一个物理参量,不同时段的异常扰动,其形态并无重复性的出现。对于不同震例,虽然出现异常的集中时段距发震日期并无固定时长,但在临震前3个月内都会出现一次明显区别于背景场的异常扰动,并在震前趋于背景值。每个集中时段出现的异常扰动无重复性、无规律性,这体现了前兆异常的不易确定,难以定性及定量识别的特点。电离层异常扰动的震例研究,对今后我国自己发射的电磁卫星所接收的数据处理和应用具有借鉴意义。5、综合前述的震例研究,论文的最后对比分析了结合地震目录资料和卫星观测资料应用(改进的)PI方法时的差异性,以及应用推广前景的不同。
【图文】：

于地震活动性的ＰＩ方法研宄提供了数据基础。逡逑处不再赘述。结合算法流程图中可知，从图２显逡逑定的参数有截止震级、目标震级ＭＴ，参与计算逡逑ｘ，滑动步长Ａ／，背景参考时段为心NB，考察时逡逑

逑地震相关的热点情况进行统计和检验。当热点出现在震中所在网格或其邻近网格，我们认为地震可以被预逡逑测。以模型４和模型１０的部分预测窗图像为例说明目标地震及地震热点的描述方式（见图３．２，其他模型逡逑的滑动预测窗图像见附录）。图３．２为８年预测窗下两种网格尺度在三个连续预测窗口内的热点图像。纵向逡逑来看，易知（ａ），邋（ｂ），邋（ｃ）三图为网格尺度在０．５°ｘ0．５°模型下的连续滑动窗图像，整体来看目标地震附近多数逡逑，＾１３８°Ｅ逦；４２0逦１＾°逦１３ＴＥ一＿１＾＿邋＿邋１＾逦存在热点。其中（ｂ），邋（Ｃ）窗口中Ａ／ｗ９．０大地震只在震逡逑Ｉｆ中邻近网格存在热点。（ｄ），邋（ｅ），⑴三图是相对（ａ），逡逑＃逦（ｂ），邋（ｃ）三图同窗口下网格尺度为１．０°Ｘ邋１．０°时的热逡逑０邋ｊ逦（，）逦}0。图中热点分布更为稳定，，但在ｍ＾．ｏ大地震逡逑ｉ°逦＾邋°逦的震中西南方向的目标地震周围无热点出现。从图逡逑＇逦３．２中可以直观看出，多数预测窗下的ＰＩ热点图像逡逑■■邋（ａ）２００５－２０ｌ２逦＜ｄ）邋２００５－２０１２Ｉ３２０逡逑＾邋７逦。中
【学位授予单位】：中国地震局地震预测研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315.75

【参考文献】

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本文编号：2658548