基于多手段異常結果的地震綜合概率預測

竇喜英王恩利張麗瓊李敏娟馬海萍

1）中國甘肅730000 蘭州石化職業技術學院

2）中國蘭州730020 中石油勘探開發研究院西北分院

3）中國蘭州730000 甘肅省地震局

地震綜合預測是，根據地震地質、地震活動性、地震前兆異常和環境因素等多種分析手段，與前兆信息監測所進行的現代防震減災研究。最初的綜合預測方法主要以預報經驗的數學化統計為主，主要包含測震學、地殼形變學、地磁地電、地下流體等4 種學科的預測方法，以及衍生出的，如綜合概率法、模糊聚類、模式識別、專家系統以及模糊綜合判定等分析方法。

隨著計算機科學等領域的發展，大規模數值計算的普及，不同方法和理論出現相互融合和多學科交叉，衍生出許多新方法及應用，實現相互補充，可以更有力地表示預測結果，并解決實際問題。朱令人等（1994；1995）利用投影尋蹤回歸方法進行地震綜合預測研究，獲得廣泛應用，但存在一定局限性；武安緒（2009）基于粒子群優化算法與厄密特多項式，構建投影尋蹤回歸模型，在實際地震綜合預測建模中取得滿意效果。BP 神經網絡能較好反映震前異常與未來地震震級和發震時間的較強非線性關系，為此，王煒等（1999）將BP 神經網絡（誤差反向傳播神經網絡模型與算法）運用于地震綜合預報，以提高地震綜合預測精度；陳以（2011）提出SOM-RBF 組合人工神經網絡法、聶仙娥（2011）提出RBF-BP 組合方法，進行地震綜合預報。周翠英（2001）據其自行研制的基于多項地震學參數綜合預測方法中的指標帥選法及規則，提取了相應的強震地震學綜合預測指標，由此給出適用于中國大陸地區強地震的綜合預測方法。蔣淳和汪翠枝建立了強震危險區可拓方法綜合預測模型用于強震危險區綜合預測，但強震位置確定需結合歷史地震的區域特征、活動構造分布及前兆異常分布特征進行綜合分析。王煒（2005，2006a，2006b）基于地震活動參數，引入支持向量機方法，建立地震前兆綜合預測模型，探索地震統計綜合預測的新途徑。其他學者（李志雄，2007a，2007b；武安緒，2008；衛定軍，2014）將該方法用于中國其他地區的地震預測。楊柳（2013）利用粗糙集理論，對地震前兆異常屬性進行約簡，進而對地震震級進行推理分類，可在一定程度上實現地震前兆綜合預測；周發仁和余懷中（2016）將圖像信息法、加卸載響應比、態矢量、矩張量加速釋放4 種前兆方法適當組合，從時空2 個維度對未來地震危險區進行綜合預測，更加明確地評估危險區內未來地震發生的趨勢。王芃等（2019）基于川滇地區地震地質、大地測量和測震學等資料，使用ward（1994）提出的地震破裂預測模型，計算了川滇地區及周邊不同震級地震的長期發生率，給出了未來30 年泊松與非泊松分布下峰值地表加速度超越概率分布，并與前人結果（M7 專項組，2012）進行對比，討論了結果異同的原因。

綜上所述，基于經驗數學化統計的綜合預測方法，和隨著計算機的普及、發展而伴隨出現的地震預測技術，對未來地震震級或地震危險區均有較好的預測效果，但作為一級地震預報決策者的省地震局而言，在震情會商會上，除了4 大學科異常給出的地震預測意見，還包含具有較好預測效能的其他交叉學科預測方法得出的預測意見，數目眾多，且可能會相互矛盾，在地震預測決策中所占權重也有所不同，故必須進行綜合判斷。而在會商會中進行綜合決策時，一般采用模糊的經驗性加權判斷。這種傳統預測方法具有一定局限性，既無直觀性又可能產生區域危險判定的偏差，難以推廣普及。因此，有必要探索一種較為合理的綜合預測方法，將經驗預測進行一定程度的量化處理，使預測結果更科學而直觀。基于此，鑒于6.5 級以下地震發生具有一定的隨機性，考慮到甘肅地區構造背景復雜，中強地震發生頻率相對較高，可以綜合甘肅定點地球物理觀測、測震學、跨斷層、流動重力、流動地磁、大震空段等多手段異常給出的預測結果，嘗試進行地震危險性綜合概率計算，初探甘肅地區未來5—6.4 級地震和6.5 級以上地震發生的危險區域和震級大小，進而對甘肅省震情跟蹤進行有效地服務。