Япония — прогноз и реальность

Ссылка: Информация 110309 (2011), Вестник ОНЗ РАН, 3, url: http://onznews.wdcb.ru/news11/info_110309.html
^ Главная страница

Глобальный тест алгоритмов среднесрочного прогноза землетрясений M8 и MSc: Магнитудный диапазон М8.0+, район Японских островов. Примечание: Слева показан круг, в пределах которого с помощью алгоритма М8 по состоянию на 1 июля 2010 г. диагностирован Период Повышенной Вероятности (ППВ, англ. TIP) до 1 июля 2011 г. и наиболее опасные области, определенные алгоритмом MSc (красный полупрозрачный). Этот ППВ был преждевременно снят при обновлении прогнозов в январе 2011 г.. Справа на фоне прогнозов июля 2010 г. отмечены эпицентры мега-взброса 11 марта 2011 г. (красная звезда) и его первых повторных толчков (белые точки), а также землетрясения 9 марта 2011 г. (голубая звёздочка) и его афтершоки (голубые точки).

Начиная с 1992 года в рамках "Глобального теста прогнозов по алгоритмам M8 и MSc" ведется рутинная диагностика периодов повышенной вероятности (ППВ) сильнейших землетрясений мира во всех районах, где доступной информации о землетрясениях меньшей силы из мировой базы данных [Global Hypocenters Data Base, 1989, и её пополнения до текущего момента времени] достаточно для применения алгоритмов М8. [Кейлис Борок, Кособоков, 1986; 1990] и MSc [Kossobokov et al., 1990]. До начала эксперимента, в июле 1991 года, совместно с учёными Геологической службы США были зафиксированы все параметры алгоритма и однозначно определены процедура пополнения базы данных, а также критерии оценки значимости результатов [Healy et al., 1992]. Каждые полгода, после очередного пополнения базы данных, прогноз обновляется и распространяется среди наблюдателей эксперимента.

Алгоритмы М8 и MSc диагностируют пространственно-временные области тревоги, которые полностью соответствуют определению прогноза землетрясений в общепризнанной редакции Комиссии по прогнозу землетрясений Национальной академии наук США [Allen et al., 1976]. Тревоги, т.е. диагностируемые алгоритмом М8 ППВ, являются среднесрочными во времени и среднепротяженными в пространстве по отношению к длине разрыва ожидаемого землетрясения. При наличии достаточно полных каталогов землетрясений алгоритм MSc в состоянии уточнить пространственную локализацию до меньшей протяженности, а в отдельных случаях и до практически точного определения области будущего очага. К настоящему времени достоверность прогнозов по алгоритмам M8 и MSc экспериментально подтверждена [Кособоков, 2005] статистикой за почти двадцатилетнее время тестирования. В этой заметке приведено краткое описание одной из формальных ошибок Глобального теста.

"Ложная тревога", т.е. объединение ППВ сильнейших землетрясений в отсутствие таковых, продолжалась в Японии с середины 2001 года до конца 2010 года, постепенно мигрируя из юго-западных в северные районы острова Хонсю.

Все началось с одного круга исследования с центром к западу от тройного сочленения литосферных плит, область которого распространилась в 2006 году на северо-восток ещё на два круга. В 2007 году ППВ в круге западной части области тревоги иссяк, и сформировалась новая область тревоги, объединяющая три круга у восточных берегов острова Хонсю. В январе 2010 года она сократилась до размеров одного круга. В целом эта необычно затянувшаяся тревога могла быть ассоциирована с тремя землетрясениями вблизи её границ (25 сентября 2003, 15 ноября 2006 и 13 января 2007 гг. с магнитудами 8.3, 8.3 и 8.2, соответственно), поскольку очаг каждого из этих землетрясений в момент его возниконовения был связан "цепочкой коррелированных толчков" [Keilis-Borok et al., 2004; Shebalin et al., 2006] с уточненной зоной прогноза по комбинации алгоритмов M8-MSc. Нельзя исключить возможности того, что эта тревога была связана с масштабной региональной активизацией сильных землетрясений, начавшейся глубоким толчком 28 июня 2002 г. магнитуды 7.3 (глубина 566 км) вблизи границы Приамурья и северо-восточного Китая в наиболее погруженной зоне субдукции позади и вне области тревоги, продолжившейся двенадцатью мелкофокусными землетрясениями с магнитудами от 7.0 и выше в 2002–2010 гг. в пределах этой области, и, как казалось, завершившейся глубоким (292 км) землетрясением 9 августа 2009 г. с магнитудой 7.1 в районе под островами Идзу. Одним из возможных объяснений продолжительной тревоги также можно было считать зарегистрированное на её территории явление "тихого землетрясения в районе Токай", начало и завершение которого японские ученые относят к 2001 и 2005 гг. соответственно.

Однако окончательную точку в весьма своеобразной истории этой "ложной тревоги" поставил мега-взброс 11 марта 2011 г. у Тихоокеанских берегов района Тахоку, случившийся на 70-й день после её формального завершения в пределах отозванной области прогноза по алгоритмам M8 и MSc (см. рисунок), причем его первые афтершоки (белые точки) довольно точно заполнили южную компоненту этой области между её северо-восточной и юго-западной границами. Следует особо отметить, что основному мега-шоку предшествовала серия толчков, начавшаяся 9 марта 2011 г. сильным землетрясением магнитуды 7.3 в Санкиру-оки. Таким образом, за 51 час до мега-землетрясения и практически из его эпицентральной зоны пришел сигнал, который, согласно Такеши Кудо (персональное сообщение от 10 марта 2011 г.), рассматривался японскими сейсмологами как форшок ожидаемого землетрясения "Мияги-Кен-оки класса M7.5". Преждевременная отмена ППВ в результате регулярного обновления Глобального теста прогнозов по алгоритмам M8 и MSc в январе 2011 г. (2011a Update of the Global Test of M8-MSc predictions) была вызвана тем, что пороговое значение одной из семи функций, используемых в диагностике (конкретнее, величина обратная критерию Журкова, т.е. линейная концентрация разрывов), слегка повысилось (на 1.5%), и необходимое (фактическое в июле 2011 г.) голосование 4:6/4:6 сменилось на 4:6/4:5. С практической точки зрения это маргинальное изменение в одном из семи графиков функций, участвующих в диагностике ППВ, не должно вызывать отмену тревоги. Однако для целей тестирования решение принимает не ответственное лицо, а зафиксированный в 1992 году "черный ящик" алгоритма M8. В этой связи трудно не согласиться с мнением академика В. И. Кейлиса-Борока: "Эта тревога, невзирая на её преждевременную отмену, могла быть полезной для сокращения ущерба".

Магнитуда землетрясения 11 марта 2011 г. у Тихоокеанских берегов района Тахоку превзошла ожидания сейсмологов и, по-видимому, превысила 8.9. Предварительное определение М. Неттлес и Г. Экстрема (Global CMT Project Moment Tensor Solution) дало значение 9.1, а повторное определение Геологической службы США — 9.0. Однако, не дожидаясь уточнений, уже сейчас можно отметить, что, в отличие от близкого по магнитуде мега-взброса 26 декабря 2004 г., в Индийском океане очаг землетрясения 11 марта ограничен протяженностью 400–500 км. Такая компактность по пространству, возможно, объясняет, почему его предвестниковые признаки не были распознаны алгоритмом M8, настроенным на магнитудный диапазон M9.0+, но были диагностированы перед мега-землетрясением 2010 г. в Чили с магнитудой 8.8 и очагом около 600 км (этот мега-взброс произошел в ППВ землетрясений М7.5+, M8.0+, М8.5+, и М9.0+). В завершение следует заметить, что настроенный на М8.5+ алгоритм М8 в январе 2011 г. текущую тревогу в Японии не отменял. Впрочем, поскольку использование этого алгоритма для среднесрочного прогноза землетрясений из диапазонов М9.0+ и М8.5+ выходит за рамки ведущегося с 1992 г. Глобального тестирования алгоритмов M8 и MSc, результаты таких расчетов не могут рассматриваться как документированные до мега-взбросов 27 февраля 2010 и 11 марта 2011 гг. и скорее носят характер еще одного подтверждения подобия процессов подготовки землетрясений разного масштаба (от умеренных М5.5+ до мега М9.0+).

Литература

Allen, C. R. (Chaiman), W. Edwards, W. J. Hall, L. Knopoff, C. B. Raleigh, C. H. Savit, M. N. Toksoz, and R. H. Turner, 1976. Predicting earthquakes: A scientific and technical evaluation – with implications for society. Panel on Earthquake Prediction of the Committee on Seismology, Assembly of Mathematical and Physical Sciences, National Research Council, U. S. National Academy of Sciences, Washington, D. C.

Global Hypocenters Data Base CD-ROM NEIC/USGS, Denver, CO, 1989

Healy, J. H., V. G. Kossobokov, and J. W. Dewey. A test to evaluate the earthquake prediction algorithm, M8, U. S. Geol. Surv. Open-File Report 92-401, 23 p. with 6 Appendices, 1992.

Keilis-Borok, V. I., and Kossobokov V. G. Premonitory activation of seismic flow: algorithm M8. Phys. Earth Planet. Inter., 1990, 61, 73-83.

Kossobokov, V. G., V. I. Keilis-Borok, and S. W. Smith , Localization of intermediate-term earthquake prediction, J. Geophys. Res., 1990, 95, No. B12, 19763-19772.

Кейлис-Борок В. И., Кособоков В. Г. Периоды повышенной вероятности возникновения сильнейших землетрясений мира. Математические методы в сейсмологии и геодинамике. М.: Наука, 1986, 48-58. (Вычислительная сейсмология, Выпуск 19).

Кособоков В. Г. Прогноз землетрясений: основы, реализация, перспективы. М.: ГЕОС, 2005, 175 с. (Прогноз землетрясений и геодинамические процессы. Вычислительная сейсмология, Выпуск 36, часть I)


В. Кособоков, МИТП РАН