對“關于“可操作性地震預報:有關‘為什么’和‘怎么辦’的幾點思考”的另一種見解”的答復＊

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“關于“可操作性地震預報:有關‘為什么’和‘怎么辦’的幾點思考”的另一種見解”的答復＊

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。在地震預測中,“銀彈”就是“具有診斷價值的前兆”,即地震前觀測到的以高概率表明即將來臨地震事件的時間、地點和震級的信號[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,他斷言地震學能夠?qū)⒌卣痤A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。

我們認為其論據(jù)不能令人信服。他的概念基于這樣一種觀點,即剪切波各向異性變化對構造應力很敏感——這確實是一個不錯的假說。但他隨后又莫名其妙地得出結論稱SWS觀測能夠提供大地震的“具有診斷價值的前兆”。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擔。此處不是對他幾十年來所倡導的預測方法(如文獻[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]精心設計的一連串地球動力學和地震學推理使其結論達到了一個相當高的點位:“意大利中部一個單一的三井孔SM S(應力監(jiān)測點)……原則上能夠識別出應力積累,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力預測。”

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測也一直有爭議。Seher和M ain[6]對Crampin等[5]的結果進行了縝密的統(tǒng)計分析,所得結論為“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的假說。”

然而,Crampin[2]卻對自己的觀測結果深信不疑:“無一例外:只要有適當?shù)恼鹪?檢波器剪切波記錄,就會觀測到大震前廣泛分布的應力積累?！薄盁o一例外”反復出現(xiàn)了3次。但到目前為止至少一項已經(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的否定結果。

Crampin[2]這種將想法當事實的做法代表著某些地震預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[10]中的評論性綜述)。國際地震預報委員會(ICEF)在其初步報告中發(fā)表了如此相關的一條評論[11]:

“在據(jù)稱為前兆行為的許多實例中,所報導的觀測數(shù)據(jù)都是互相矛盾的,不適合用作縝密的統(tǒng)計評估。一個相關的問題是,與否定的結果相比,作者更偏向于發(fā)表肯定的結果,這樣一來,對誤否定(有地震但沒有前兆信號)的比率便不能作出明確判斷。另一個相關的問題是,旨在確定觀測時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行為特征缺乏足夠的認識,所以對誤肯定(有信號但沒有地震)的比率也無從知曉。如果不對這些出錯率加以約束,那么就無法對‘具有診斷價值的’信號特性進行評估。”

在可操作性預報的現(xiàn)實世界中,重要的不是一個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達給用戶中所發(fā)揮的效能,這種概率增益涉及可利用的地震長期預報。鑒于個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行評估,以確認理論方法的技術含量與可靠性水平。地震可預測性研究合作實驗室(CSEP)正在為此設立一個機構[12],我們鼓勵Crampin研發(fā)出適合CSEP檢驗的基于SWS的預測模型。

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

“該委員會還沒有識別出一種被證實既可靠又有技術含量的大震短期預測方法。尤其是,對‘具有診斷價值的’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測方案。”

然而,ICEF報告明確支持在這一領域開展更多的研究工作:

“雖然評估結果是否定的,但對‘具有診斷價值的’前兆的搜尋工作不應放棄,對我們腳下地震過程的基礎研究工作也很有必要?！?/p>

因此,尋求“銀彈”的“英雄”行為應該繼續(xù),其中就包括對SWS作為前兆性應力變化指標的研究。其他一些有關地震可預測性的似乎更加合理的假說也值得認真檢驗,如“具有診斷價值的”深部不連續(xù)顫動和滑動模式是否能夠預測俯沖帶“大型逆沖區(qū)”地震。但是,考慮到地震過程具有明顯的復雜性,我們對類似研究不久就會使我們擺脫低概率預測環(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。