馬江濤，周維云，晁智華

（大理學(xué)院天文與科技史研究所，云南大理 671003）

基于數(shù)理分析法進(jìn)行的云南地區(qū)地震分析與預(yù)測(cè)

馬江濤，周維云，晁智華

（大理學(xué)院天文與科技史研究所，云南大理 671003）

結(jié)合基于數(shù)理分析與可公度法得到的云南地區(qū)地震分析結(jié)果來預(yù)測(cè)云南地區(qū)地震，結(jié)果顯示用兩種方法分析得出的結(jié)果大致相同，這種將不同方法結(jié)合起來研究地震的方法將為地震的研究提供途徑和方法，使預(yù)測(cè)更加精準(zhǔn)。

云南；地震；分析預(yù)測(cè)

太陽作為地球能量的源泉，它的變化直接或間接地影響和調(diào)制著地球各部分和整體的運(yùn)動(dòng)與變化〔1〕。隨著對(duì)太陽活動(dòng)與地震的深入研究，一些結(jié)果表明：太陽黑子活動(dòng)與地震有很大的聯(lián)系〔2-4〕。太陽黑子活動(dòng)在地殼內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流、地磁異常，以及通過對(duì)大氣環(huán)流等的作用影響地球自轉(zhuǎn)，都可能成為觸發(fā)和影響大地震的因素。雖然這些結(jié)論還不夠明確，并且不同方法研究得出的結(jié)果存在一定的差異，但它們都表明太陽活動(dòng)對(duì)地震是有影響的〔5〕。以下將使用數(shù)理分析法分析云南地區(qū)的地震，并用可公度法對(duì)分析得出的結(jié)果〔6〕進(jìn)行對(duì)比，對(duì)云南地區(qū)的地震進(jìn)行綜合分析與預(yù)測(cè)。

1 用數(shù)理分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

1.1 數(shù)據(jù)的來源與選取 人類地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展近百年的歷史和我國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)科學(xué)技術(shù)發(fā)展近百年的歷史均表明：準(zhǔn)確掌握歷史地震資料是對(duì)地震統(tǒng)計(jì)研究的關(guān)鍵所在〔7〕。本文收集了2001年7月中國(guó)地震局監(jiān)制預(yù)測(cè)司編制的《中國(guó)地震活動(dòng)分布統(tǒng)計(jì)圖籍》（圖紙版）的1900年-1999年21世紀(jì)云南省及其周邊地區(qū)5級(jí)以上的地震數(shù)據(jù)和張?jiān)獤|著中國(guó)華僑出版社的《太陽黑子》（網(wǎng)絡(luò)版）的太陽黑子年相對(duì)數(shù)進(jìn)行分析研究。選取MS≥5.0的地震，是為了避免余震帶來的影響；樣本所占時(shí)間要長(zhǎng)，所取樣本的時(shí)間段上要盡量多覆蓋幾個(gè)太陽活動(dòng)周期；另外選擇地震多發(fā)地區(qū)，這樣的地區(qū)從構(gòu)造上說容易發(fā)生地震，以便將太陽活動(dòng)作為一個(gè)觸發(fā)因素來探討其間的關(guān)系；最后所選擇地域應(yīng)相同或相似，以使發(fā)震構(gòu)造相同或相似，盡可能排除不同構(gòu)造類型地震的干擾。研究數(shù)據(jù)的選取范圍如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)選取范圍

1.2 頻數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

圖1 1900年-1999年云南省及其周邊地區(qū)5、6、7級(jí)地震和太陽黑子活動(dòng)分布統(tǒng)計(jì)對(duì)比圖

從圖1的對(duì)比分析中發(fā)現(xiàn)5級(jí)、6級(jí)地震在1930年和1976年附近發(fā)震頻數(shù)比較高，同時(shí)這兩年也是發(fā)震的高峰年，從太陽黑子活動(dòng)來看，這兩年是太陽黑子活動(dòng)的下降年（1930峰年后3年）和谷年（1976年）；而7級(jí)以上的地震云南省共發(fā)生12次，主要集中在谷年和峰年的前后3年。

1.3 位相統(tǒng)計(jì)分析 取太陽活動(dòng)峰年為零年（即M年），以此年為準(zhǔn)，往前各年分別為-1、-2、-3、-4、-5年，往后各年分別為+l、+2、+3、+4、+5年，統(tǒng)計(jì)在這些年內(nèi)發(fā)生M≥5.0級(jí)地震的次數(shù)。

圖2 云南省及其周邊地區(qū)5、6、7級(jí)地震頻數(shù)位相曲線圖

從圖2中可以看出：5、6、7級(jí)地震在太陽活動(dòng)峰年前后3年達(dá)最大值，且有較好的對(duì)稱關(guān)系，在峰年和前后1年地震較少，主要集中在峰年的前后3年。所以，云南省及其周邊地區(qū)在太陽黑子活動(dòng)的上升和下降年都會(huì)發(fā)生地震，且在太陽活動(dòng)峰年的前后3年發(fā)生較多，峰年不發(fā)生較大地震。

1.4 地震波能量統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)地震數(shù)據(jù)和太陽黑子相對(duì)數(shù)進(jìn)行了頻數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，下面就地震活動(dòng)性中另一個(gè)重要指標(biāo)──地震波能量進(jìn)行分析。震級(jí)的測(cè)定：地震強(qiáng)度的估計(jì)，最初以極震區(qū)最大烈度為依據(jù)，但烈度受外界的影響很大，不是一個(gè)很穩(wěn)定的物理量。微觀地震學(xué)發(fā)展后，人們已知道地震釋放大量能量，并認(rèn)為以地震能量規(guī)定地震大小較為合適。若以E為地震能量，M為地震大小的等級(jí)，則可用下式表示：

1956年古登堡和李克特根據(jù)大量觀測(cè)資料確定了底值和系數(shù)為

現(xiàn)在通用的公式〔8〕：

圖3 1900年-1999年地震波能量和太陽黑子活動(dòng)統(tǒng)計(jì)分布對(duì)比圖

從圖3中可以直觀看出20世紀(jì)后50年里太陽黑子活動(dòng)比較強(qiáng)，地震能量釋放也比較多。在太陽黑子活動(dòng)最強(qiáng)的第19個(gè)太陽黑子活動(dòng)周和太陽黑子活動(dòng)最弱的第14個(gè)太陽黑子活動(dòng)周內(nèi)地震能量釋放較?。◣缀鯖]有釋放能量）。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)地震釋放能量大多出現(xiàn)在太陽黑子活動(dòng)的下降年，有兩次在谷年，兩次在上升年。在波峰年沒有發(fā)生，多出現(xiàn)在波峰的前后3年。

1.5 基于數(shù)理分析法得出地震結(jié)論與預(yù)測(cè) 通過以上分析，可以得出以下結(jié)論并作出預(yù)測(cè)：①太陽黑子活動(dòng)對(duì)云南省及其周邊地區(qū)的地震有影響，云南省及其周邊地區(qū)的地震與太陽黑子活動(dòng)有很好的相關(guān)性。太陽黑子活動(dòng)峰年前后3、4、5年內(nèi)地震發(fā)生頻繁。7級(jí)以上地震多發(fā)生在谷年附近（上升年和下降年都有），從未發(fā)生在峰年。地震所釋放的能量在太陽活動(dòng)的下降年較多，20世紀(jì)后50年釋放能量相對(duì)較多；②太陽黑子活動(dòng)的變化均有明顯的11年周期，但11年活動(dòng)周期僅僅是其規(guī)律性表現(xiàn)的一個(gè)平均周期，而地震總能量和頻數(shù)的周期性變化比較復(fù)雜，并非簡(jiǎn)單的l1年周期；根據(jù)太陽黑子活動(dòng)的周期性〔9〕，2013年會(huì)是一個(gè)太陽黑子活動(dòng)的峰年，經(jīng)過上面的三個(gè)分析再綜合預(yù)測(cè)，峰年的前后3年是地震發(fā)生的頻繁年，所以2010年、2016年可能是地震發(fā)生的頻繁年。

2 可公度法分析得到的結(jié)果及與本文預(yù)測(cè)結(jié)果比較

這里引用《基于可公度方法的云南地區(qū)地震數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)》（譚鍇）中的結(jié)果。文中選用的數(shù)據(jù)是云南地區(qū)（22°～29°N，98°～104°E）1800年到2007年發(fā)生且震級(jí)在6.7級(jí)以上的地震的地震大小和發(fā)生的時(shí)間。數(shù)據(jù)處理方法如下所示，見表2～表5。

表2 三元可公度法得出的結(jié)果

從表2中取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2013＞2009＞2010=2016。

表3 四元可公度法得出的結(jié)果

從表3取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2016＞2010＞2013＞2015。

表4 五元可公度法得出的結(jié)果

從表4取m值較大的年份，則發(fā)生地震年份可能性2010＞2011＞2016＞2012。

由于有些年份出現(xiàn)次數(shù)較少，所以為虛報(bào)，如2009年、2011年、2012年、2015年。所以預(yù)測(cè)結(jié)果應(yīng)該是2010年、2013年、2016年。

表5 兩種方法得出的預(yù)測(cè)結(jié)果

從表5中發(fā)現(xiàn)兩種方法預(yù)測(cè)到的只有一年2013年不一致，其余兩年2010年和2016都一致，所以2010年和2016年可能是云南地區(qū)地震發(fā)生的頻繁年。

3 討論

地震的發(fā)生是多因素的〔10〕，掌握地震的規(guī)律和確定地震的發(fā)生地點(diǎn)仍然有許多科學(xué)問題需要進(jìn)行長(zhǎng)期深入的研究。地球處于一個(gè)時(shí)刻變化的環(huán)境中，單從某一個(gè)方面進(jìn)行分析都有局限性，應(yīng)該將多種方法研究的結(jié)果進(jìn)行綜合的分析和比較，從而對(duì)地震的研究提供新的途徑和方法，使地震的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。

〔1〕王家龍，孫靜蘭.太陽活動(dòng)及其對(duì)地球環(huán)境的影響〔J〕.第四紀(jì)研究，2002，6（4）：81-84.

〔2〕樊忠玉.中國(guó)地震與太陽活動(dòng)相關(guān)的初步分析〔J〕.紫金山天文臺(tái)臺(tái)刊，1997，16（3）：151-154.

〔3〕張兆鑫，杜升云.云南省地震與太陽活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系研究〔J〕.云南地理環(huán)境研究，2008，20（4）：118-120.

〔4〕方煒，劉春，張春生，等.太陽黑子與全球強(qiáng)震活動(dòng)〔J〕.高于地震，2003，15（4）：27-31.

〔5〕蔣伯琴.太陽黑子、磁暴與地震活動(dòng)的關(guān)系〔J〕.地震學(xué)報(bào)，1985，7（4）：452-460.

〔6〕譚鍇.基于可公度方法的云南地區(qū)地震數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)〔J〕.地震地磁觀測(cè)與研究，2009，30（6）：12-16.

〔7〕中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.中國(guó)地震活動(dòng)分布統(tǒng)計(jì)圖集〔M〕.長(zhǎng)沙：湖南地圖出版社，2001：257-258.

〔8〕郭履燦，趙風(fēng)竹.震級(jí)與震源參數(shù)測(cè)定〔M〕.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1986：177-179.

〔9〕占臘生，葉藝林，袁文亮，等.太陽活動(dòng)周期及其數(shù)學(xué)描述〔J〕.天文研究與技術(shù)，2008，2（15）：106-121.

〔10〕章海峰.揭秘大地震〔J〕.飛碟探索，2010（5）：52-53.

Analysis and Prediction of Earthquake in Yunnan Based on Mathematical Analysis

MA Jiangtao,ZHOU Weiyun,CHAO Zhihua
（Astronomical and Technology History Institute,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

Mathematical analysis and the method of commensurability are adopted to predict earthquake in Yunnan,which shows that the results of the earthquake analyzed with two different methods are much the same.Thus combining the two different methods to study earthquake will provide new approach to the earthquake research,which makes the prediction more accurate.

Yunnan;earthquake;analysis and prediction

P65［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A［文章編號(hào)］1672-2345（2012）04-0039-03

2011-05-17

2011-08-24

馬江濤，講師，主要從事控制理論與控制工程研究.

（責(zé)任編輯 袁 霞）