Thomas H Jo rdan,Lucilem Jones

1)Southern California Earthquake Center,University of Southern California,Los Angeles,California

2)U.S.Geological Survey,Pasadena,California

對“關(guān)于“可操作性地震預(yù)報(bào):有關(guān)‘為什么’和‘怎么辦’的幾點(diǎn)思考”的另一種見解”的答復(fù)＊

Thomas H Jo rdan1),Lucilem Jones2)

1)Southern California Earthquake Center,University of Southern California,Los Angeles,California

2)U.S.Geological Survey,Pasadena,California

在民間傳說中,“銀彈”是殺死狼人和女巫的有效武器。在地震預(yù)測中,“銀彈”就是“具有診斷價(jià)值的前兆”,即地震前觀測到的以高概率表明即將來臨地震事件的時(shí)間、地點(diǎn)和震級的信號(hào)[1]。Crampin[2]在其述評中聲稱,剪切波分裂(SWS)觀測提供了一枚“銀彈”。由此,他斷言地震學(xué)能夠?qū)⒌卣痤A(yù)測從我們[3]最近在“見解”欄目中指定的低概率環(huán)境中解脫出來。

我們認(rèn)為其論據(jù)不能令人信服。他的概念基于這樣一種觀點(diǎn),即剪切波各向異性變化對構(gòu)造應(yīng)力很敏感——這確實(shí)是一個(gè)不錯(cuò)的假說。但他隨后又莫名其妙地得出結(jié)論稱SWS觀測能夠提供大地震的“具有診斷價(jià)值的前兆”。由此產(chǎn)生的一大堆更加含糊的假說卻給上邊的概念加上了沉重的負(fù)擔(dān)。此處不是對他幾十年來所倡導(dǎo)的預(yù)測方法(如文獻(xiàn)[4])展開批判性分析的合適的論壇。但僅注意下邊的陳述就足以說明問題:Crampin[2]精心設(shè)計(jì)的一連串地球動(dòng)力學(xué)和地震學(xué)推理使其結(jié)論達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的點(diǎn)位:“意大利中部一個(gè)單一的三井孔SM S(應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn))……原則上能夠識(shí)別出應(yīng)力積累,并對意大利境內(nèi)所有M≥5地震和SMS附近的小地震事件作出應(yīng)力預(yù)測?！?/p>

幾乎沒有什么數(shù)據(jù)能夠?qū)λ@種太過樂觀的評估予以支持。他的前瞻性測試似乎只捕獲了一次成功預(yù)測,即冰島的一次M=5地震[5],而且即使是對這一次所謂的成功預(yù)測也一直有爭議。Seher和M ain[6]對Crampin等[5]的結(jié)果進(jìn)行了縝密的統(tǒng)計(jì)分析,所得結(jié)論為“根據(jù)資料,還不可能正式排除那次5級地震是正常的背景地震活動(dòng)的假說?！?/p>

然而,Crampin[2]卻對自己的觀測結(jié)果深信不疑:“無一例外:只要有適當(dāng)?shù)恼鹪?檢波器剪切波記錄,就會(huì)觀測到大震前廣泛分布的應(yīng)力積累?！薄盁o一例外”反復(fù)出現(xiàn)了3次。但到目前為止至少一項(xiàng)已經(jīng)發(fā)表的研究成果證明有例外[7-8],Ryall和Savage[9]也提出了一些對SWS的否定結(jié)果。

Crampin[2]這種將想法當(dāng)事實(shí)的做法代表著某些地震預(yù)測方案的支持者在論證中太過經(jīng)常使用的行為方式(見文獻(xiàn)[10]中的評論性綜述)。國際地震預(yù)報(bào)委員會(huì)(ICEF)在其初步報(bào)告中發(fā)表了如此相關(guān)的一條評論[11]:

“在據(jù)稱為前兆行為的許多實(shí)例中,所報(bào)導(dǎo)的觀測數(shù)據(jù)都是互相矛盾的,不適合用作縝密的統(tǒng)計(jì)評估。一個(gè)相關(guān)的問題是,與否定的結(jié)果相比,作者更偏向于發(fā)表肯定的結(jié)果,這樣一來,對誤否定(有地震但沒有前兆信號(hào))的比率便不能作出明確判斷。另一個(gè)相關(guān)的問題是,旨在確定觀測時(shí)間序列中噪聲水平的基線研究往往不足。由于對無地震情況下的信號(hào)行為特征缺乏足夠的認(rèn)識(shí),所以對誤肯定(有信號(hào)但沒有地震)的比率也無從知曉。如果不對這些出錯(cuò)率加以約束,那么就無法對‘具有診斷價(jià)值的’信號(hào)特性進(jìn)行評估?！?/p>

在可操作性預(yù)報(bào)的現(xiàn)實(shí)世界中,重要的不是一個(gè)前兆假說主觀上看來似乎合理,而是這一假說在將可靠的概率增益轉(zhuǎn)達(dá)給用戶中所發(fā)揮的效能,這種概率增益涉及可利用的地震長期預(yù)報(bào)。鑒于個(gè)人更傾向于相信其理論的正確性,因此有必要請無偏見的第三方進(jìn)行評估,以確認(rèn)理論方法的技術(shù)含量與可靠性水平。地震可預(yù)測性研究合作實(shí)驗(yàn)室(CSEP)正在為此設(shè)立一個(gè)機(jī)構(gòu)[12],我們鼓勵(lì)Crampin研發(fā)出適合CSEP檢驗(yàn)的基于SWS的預(yù)測模型。

最后,我們想對Crampin[2]的下列陳述做一下評論:“ICEF報(bào)告的言下之意就是地震不能明確預(yù)測,因此,可能做到的只是概率地震(低概率)預(yù)測?！盜CEF報(bào)告中沒有一處提到過地震從本質(zhì)上而言是不可預(yù)測的。報(bào)告確實(shí)得出結(jié)論稱,還沒有一種適用于可操作性地震預(yù)報(bào)的短期預(yù)測方法:

“該委員會(huì)還沒有識(shí)別出一種被證實(shí)既可靠又有技術(shù)含量的大震短期預(yù)測方法。尤其是,對‘具有診斷價(jià)值的’即將來臨地震前兆的搜尋工作至今尚未提供一種成功的短期預(yù)測方案?！?/p>

然而,ICEF報(bào)告明確支持在這一領(lǐng)域開展更多的研究工作:

“雖然評估結(jié)果是否定的,但對‘具有診斷價(jià)值的’前兆的搜尋工作不應(yīng)放棄,對我們腳下地震過程的基礎(chǔ)研究工作也很有必要。”

因此,尋求“銀彈”的“英雄”行為應(yīng)該繼續(xù),其中就包括對SWS作為前兆性應(yīng)力變化指標(biāo)的研究。其他一些有關(guān)地震可預(yù)測性的似乎更加合理的假說也值得認(rèn)真檢驗(yàn),如“具有診斷價(jià)值的”深部不連續(xù)顫動(dòng)和滑動(dòng)模式是否能夠預(yù)測俯沖帶“大型逆沖區(qū)”地震。但是,考慮到地震過程具有明顯的復(fù)雜性,我們對類似研究不久就會(huì)使我們擺脫低概率預(yù)測環(huán)境幾乎不抱什么希望。

譯自:Seismological Research Letters,March/April 2011,82(2):231-232

原題:Reply to‘A second opinion on“Operational earthquake forecasting:Some thoughts on w hy and how,”by Thomas H.Jordan and Lucilem.Jones,’by Stuart Crampin

(中國地震局地球物理研究所 左玉玲 譯)

(譯者電子信箱,左玉玲:yulingzuo@yahoo.com.cn)

[1]Jordan T H.Earthquake predictability,brick by brick.Seismological Research Letters,2006,77:3-6

[2]Cram pin S.A second opinion on“Operational earthquake forecasting:Some though ts on why and how,”by Thomas H.Jordan and Lucilem.Jones.Seismological Research Letters,2011,82(2):227-230

[3]Jo rdan T H,Jones Lm.Operational earthquake fo recasting:Some thoughts on w hy and how.Seismological Research Letters,2010,81(4):571-574

[4]Cramp in S,Evans R,A tkinson B K.Earthquake prediction:A new physical basis.Geophysical Journal International,1984,76:147-156

[5]Crampin S,Volti T,Ste fans son R.A successful stress-forecast earthquake.Geophysical Journal Interna-tional,1999,138:F1-F5

[6]Seher T,Main IG.A statistical evaluation of a“stress-forecast”earthquake.Geophysical Journal International,2004,157:187-193

[7]Aster R C,Shearer PM,Berger J.Quantitative measurements of shear wave polarizations at the Anza Seismic Network,Southern California:Implications for shear wave splitting and earthquake prediction.Journal of Geophysical Research,1990,95:12499-12473

[8]Aster R C,Shearer PM,Berger J.Rep ly.Journal of Geophysical Research,1991,96:6415-6419

[9]Ry all A,Savage W U.S-wave splitting:Key to earthquake prediction?Bulletin of the Seismological Society of America,1973,64:1943-1951

[10]Geller R J.Earthquake prediction:A critical review.Geophysical Journal International,1997,131:425-450

[11]Jordan T H,Chen Y-T,Gasparini P,et al.Operational Earthquake Forecasting:State of Know ledge and Guidelines for Implementation.Findings and Recommendations of the International Commission on Earthquake Forecasting for Civil Protection,released by the Dipartimento della Protezione Civile,Rome,Italy,2 October 2009

[12]Zechar JD,Scho rlemmer D,Liukism,et al.The Collabo rato ry fo r the Study of Earthquake Predictability perspectives on computational earth science.Concurrency&Computation:Practice and Experience,2009,22:1836-1847;doi:10.1002/cpe.1519

P315.7;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.08.006

2011-07-28。