更多巨大地震即將發生?這取決于您的統計數字＊

Richard A Kerr

如今這個時代有許多地球物理學問題尚未得到解決,這一點每個人都認同。最近,幾次巨大地震的發生震撼了全世界,這在有精確地震記錄以來是非常罕見的。這些地震包括:2011年3月11日日本9.0級“巨大地震”、6年前的印尼大地震以及發生在這兩次地震之間的2010年智利8.8級地震。在這3次大地震之前,已經有40多年沒有出現這種巨大地震頻發的情況了。

難道這3次大地震有某種物理意義上的關聯?是否有可能是第一次大地震不知何故觸發了一連串橫跨太平洋的大地震?如果是的話,這一震群結束了嗎?對此,專家的看法不一致?！拔覀兊挠^點是這種情況還會持續,”位于科羅拉多州 Golden市的美國地質調查局(USGS)地震學家、現已榮譽退休的科學家Charles Bufe說道。他又說,基于地震統計檢驗結果,“我認為”全世界“發生特大地震的危險性在不斷增大”。

但位于加州Menlo Park的USGS另一位地震學家Andrew Michael根據自己的統計檢驗結果卻得出了不同的結論。他說,“我根本找不到任何理由拒絕地震隨機分布的假設”。也就是說,他無法證明大地震接踵而至絕非偶然事件。

地震學家之前已經認識到最大的地震在整個110年的地震記錄中并不是均勻分布的。在2005年美國地震學會通報(BSSA)刊載的一篇論文中,Bufe及其位于 Golden市的USGS同事、統計學家David Perkins對1950—1965年間的大震群進行了評估(圖1)。這一震群包含了20世紀發生的9次最大地震中的7次(見圖1中部的大跳躍),而且20世紀的3次巨大地震——9級或以上地震——都在其中。但在 1965年之后,有36年沒有發生8.4級或以上地震,Bufe和Perkins注意到。

圖1 累積地震規模圖——二次跳躍。圖中兩次最大跳躍(中間和右側)示出兩個最大震群

在同一篇論文中,Bufe和Perkins認為他們察覺到了第二個大震群開始的端倪。他們寫道,2001年秘魯附近的8.4級地震表明一個大震群即將來臨。在該期刊物付印之前,他們又添加了一個注釋,將注意力引向2004年12月的蘇門答臘9.1級巨大地震,此次地震后不久,在其正南方又發生了一次8.7級地震。他們在注釋中寫道:“這兩次地震證實我們可能已經進入了一個時間意義上的巨大地震群發的……新時期。果然,6年之后就發生了智利大地震,2011年3月又發生了東日本巨大地震(圖1右側的小跳躍)。

沒有人知道一次巨大地震為何會引發太平洋彼岸的另一次大地震。但Bufe和Perkins不認為他們只是因為幸運。他們已經在計算機上完成了10萬次運算來隨機生成模擬地震記錄,以查看在純偶然因素情況下這種密集型震群多長時間出現一次?！敖Y果顯示有2%的時間”,在上周的納什維爾美國地震學會(SSA)年會新聞發布會上,Bufe說道,“這一結果具有非常重要的意義。”

許多地震學家卻并沒有那么自信。加州理工學院(Pasadena)地震學家 Hiroo Kanamo ri說,“提出‘群集效應’并沒有任何過錯,問題在于,基于如此小的數據集不可能開展真正意義上的統計分析。”新墨西哥礦業與科技學院(Soco rro)地震學家Richard A ster在SSA的新聞發布會上說,“如果數據切片恰到好處,你就可以得到聽起來有趣的數字,但是還存在其他一些同樣合理的方法卻沒有發現‘具有統計意義’的群集效應?！?/p>

與Bufe和 Aster一樣,Michael在 SSA的會議上也給出了對地震群集效應的評估,他認為Bufe和Perkins的結論源自“一個嚴重的統計錯誤”。他在新聞發布會上說,“我們不可能做實驗,所以只能利用數據來產生假說,而反過來又用同樣的數據來檢驗我們的假說,這就使我們陷入困境”。

這一局限性要求統計檢驗應該更具一般性并且與Bufe和 Perkins所用的現有地震數據沒有那么緊密的聯系,Michael說道。他補充說,在進行了數次這樣的檢驗之后,“我發現這些數據可以”在不同震級范圍內“用隨機模型給出很好的解釋”。Michael又說,對于巨大地震,主要問題是缺乏巨大地震記錄:“也許真的有群集效應,但還沒有足夠的數據來證明這一點。在沒有一個具體的物理機制來進行檢驗的情況下,唯一的辦法就是等待更多的地震?！?/p>

如果Bufe和 Perkins是正確的,那么Michael可能不需要等待太長時間。“如果這些(過去發生的地震)是隨機的,則未來6年內發生一次9級或以上地震的概率——基于我們的模型——是24%,”Bufe在新聞發布會上說?！叭绻鼈兪侨喊l的,則概率是63%。”

大多數研究人員并沒有受到這一爭論的影響。正如加州大學圣克魯茲分校的地震物理學家 Emily Brodsky所言,“如果認為這完全是隨機的而不值得去研究,那我們就太天真了?！?/p>