多方法組合預(yù)測(cè)模型在CSEP計(jì)劃中的應(yīng)用和預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)

摘要：為了更好地評(píng)估CSEP中國檢驗(yàn)中心的實(shí)用性，對(duì)基于多方法組合預(yù)測(cè)模型MMEP的2018—2023年全國5級(jí)以上地震的年度預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，并采用CSEP中國檢驗(yàn)中心的R值評(píng)分模塊對(duì)年度預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明：①近幾年MMEP年度預(yù)測(cè)結(jié)果的R值評(píng)分均值在0.3～0.4，年度預(yù)測(cè)效能波動(dòng)較小；②中國大陸西部地區(qū)的預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)于東部地區(qū)，其中2019年四川長寧6.0級(jí)、2020年新疆伽師6.4級(jí)和于田6.4級(jí)地震的年度預(yù)測(cè)以及四川瀘定6.8級(jí)地震的中短期預(yù)測(cè)的“時(shí)、空、強(qiáng)”三要素基本正確。

關(guān)鍵詞：多方法組合預(yù)測(cè)模型；CSEP計(jì)劃；加卸載響應(yīng)比；R值評(píng)分方法；預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：P315.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-0666（2025）02-0199-11

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0021

0 引言

地震是地殼介質(zhì)在長期構(gòu)造加載作用下發(fā)生變形，導(dǎo)致斷層錯(cuò)動(dòng)，最終發(fā)生失穩(wěn)的結(jié)果。地震發(fā)生的物理成因雖然已達(dá)成廣泛共識(shí)，但地震預(yù)報(bào)仍然是世界性難題，其主要原因在于，破壞性地震往往發(fā)生在地下數(shù)千米至數(shù)十千米的深處，導(dǎo)致與地震孕育過程相關(guān)的介質(zhì)物性變化、應(yīng)力狀態(tài)和動(dòng)態(tài)演化規(guī)律難以被準(zhǔn)確觀測(cè)到。通過在地表布設(shè)的觀測(cè)儀器獲得的資料，究竟能為地震預(yù)報(bào)提供多大程度的幫助，地震學(xué)界目前仍未達(dá)成共識(shí)（陳運(yùn)泰，2009）。

在地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究領(lǐng)域，如何合理地選擇地震前兆預(yù)測(cè)模型是一個(gè)比較復(fù)雜且關(guān)鍵的問題，不同的模型通常會(huì)得到不同的預(yù)測(cè)結(jié)果。隨著地震預(yù)測(cè)研究的不斷深入，將現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)物理的相關(guān)理論和方法應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)展，這已經(jīng)成為物理學(xué)和地震學(xué)之間一個(gè)活躍的交叉研究方向。Rundle等（2003）把統(tǒng)計(jì)物理方法應(yīng)用于地震活動(dòng)性圖像分析，并對(duì)美國加州地區(qū)的地震活動(dòng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，獲得了比較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。Bowman和King（2001）、Yu等（2006）根據(jù)震前斷層間相互作用的庫侖應(yīng)力觸發(fā)關(guān)系，對(duì)地震臨界區(qū)域進(jìn)行約束，提出了解決統(tǒng)計(jì)區(qū)域選擇的一個(gè)途徑。這些方法盡管在一定程度上能夠確定大地震發(fā)生前的孕震區(qū)域的應(yīng)力及地震活動(dòng)性演化，但是難以提取其中的中短期異常變化信息，因而直接應(yīng)用在中短期地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中仍然存在困難。

為了得到一個(gè)簡(jiǎn)單統(tǒng)一且時(shí)間相關(guān)的地震預(yù)測(cè)模型，研究人員嘗試將多種前兆模型聯(lián)合應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)研究，從而實(shí)現(xiàn)在空間上向地震危險(xiǎn)區(qū)域逐漸逼近，在時(shí)間上從長期預(yù)測(cè)向中短期預(yù)測(cè)的自然過渡。近年來國際合作的地震預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室也給出了組合模型方法的研究方案（Zechar，Jordan，2010），如Gelfand等（1976）最早提出使用組合多種模式識(shí)別技術(shù)提取不同的地震前兆現(xiàn)象；Shebalin等（2012）嘗試不同權(quán)重的組合模型方法，為組合速率模型和預(yù)警模型提供了方向。本文討論的多方法組合預(yù)測(cè)模型（Multi-Method Earthquake Prediction，MMEP），以長、中、短臨預(yù)報(bào)思路為指導(dǎo)，將圖像信息（Pattern Informatics，PI）、矩加速釋放（Accelerating Moment Release，AMR）、我國學(xué)者提出的態(tài)矢量（State Vector，SV）和加卸載響應(yīng)比（Load/Unload Response Ratio，LURR）4種不同時(shí)間尺度的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行合理組合，在近10多年的地震預(yù)測(cè)實(shí)踐中取得了較好的效果（馬震等，2020；余懷忠等，2020；于晨，2022）。

“地震可預(yù)測(cè)性國際合作研究”（Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability，CSEP）計(jì)劃由美國南加州地震中心（South California Earthquake Center，SCEC）主導(dǎo)，針對(duì)地震的可預(yù)測(cè)性以及如何開展地震預(yù)測(cè)工作的問題進(jìn)行研究分析，通過全球不同地區(qū)的測(cè)試中心，開展類似于競(jìng)技運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)，鼓勵(lì)地震工作者開發(fā)多種不同時(shí)間尺度的地震預(yù)測(cè)模型。目前，CSEP計(jì)劃已經(jīng)由1.0階段發(fā)展到2.0階段（張盛峰，張永仙，2021），近幾年依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，CSEP中國檢驗(yàn)中心已基本建設(shè)完成，開發(fā)研制了圖像信息（PI）、加卸載響應(yīng)比（LURR）和態(tài)矢量（SV）等預(yù)測(cè)模塊。為了更好地評(píng)估CSEP中國檢驗(yàn)中心的實(shí)用性，本文對(duì)基于上述3種預(yù)測(cè)方法的多方法組合預(yù)測(cè)模型MMEP的年度預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了梳理總結(jié)，并采用CSEP中國檢驗(yàn)中心的R值評(píng)分模塊對(duì)年度預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估。

1 MMEP方法

MMEP方法的建模思路如下：首先采用圖像信息（PI）方法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行空間掃描，從中長期時(shí)間尺度上找出存在地震活動(dòng)異常的區(qū)域，這些區(qū)域是未來可能發(fā)生大地震的危險(xiǎn)區(qū)。然后用加卸載響應(yīng)比（LURR）和態(tài)矢量（SV）對(duì)上述異常區(qū)的地震趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，在中短期時(shí)間尺度上優(yōu)化和篩選危險(xiǎn)區(qū)，最后通過矩加速釋放（AMR）方法對(duì)篩選的區(qū)域中潛在的地震發(fā)生時(shí)間和震級(jí)進(jìn)行漸近估計(jì)，最終確定“時(shí)、空、強(qiáng)”三要素。

地震活動(dòng)率的變化是潛在應(yīng)力變化的一種表現(xiàn)形式，PI掃描技術(shù)方法是建立在此基礎(chǔ)上的。該方法通過嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，提取地震活動(dòng)狀態(tài)顯著偏離平均狀態(tài)的區(qū)域（顯著平靜和顯著活動(dòng)地區(qū)），即“地震熱點(diǎn)”，是一種預(yù)測(cè)效能較高的中長期地震預(yù)測(cè)方法。該方法由Rundle等（2000）提出，Tiampo等（2002）為PI方法賦予了數(shù)學(xué)概念，并對(duì)其計(jì)算過程進(jìn)行了較為合理的解釋，他們的研究結(jié)果顯示PI方法的預(yù)測(cè)結(jié)果比相對(duì)強(qiáng)度法（Relative-Intensity，RI）和隨機(jī)預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確，預(yù)測(cè)的時(shí)間尺度為3～10年。

LURR方法通過識(shí)別震源介質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)來探查大地震的發(fā)生，SV方法可以探查包含震源區(qū)的孕震系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而AMR方法是基于地震可以被視為臨界點(diǎn)的假設(shè)提出的。LURR方法是基于巖石本構(gòu)關(guān)系動(dòng)態(tài)演化提出的預(yù)測(cè)方法，是對(duì)震源區(qū)地殼介質(zhì)破壞規(guī)律的重要發(fā)現(xiàn)。Yin 等（1995，2002）研究發(fā)現(xiàn)，在大地震之前的數(shù)月至數(shù)年間，加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列會(huì)出現(xiàn)明顯的異常，這一現(xiàn)象可以被用作預(yù)測(cè)地震發(fā)生的重要前兆規(guī)律。SV方法是由尹祥礎(chǔ)等（2004）提出的一種地震預(yù)測(cè)方法。當(dāng)包含孕震區(qū)介質(zhì)的系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，態(tài)矢量變化相對(duì)平穩(wěn)，當(dāng)大地震臨近時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)顯著異常變化，4個(gè)相關(guān)參數(shù)時(shí)間序列會(huì)急劇增加。地震學(xué)家發(fā)現(xiàn)，存在震前地震能量?jī)缏始铀籴尫胚@一規(guī)律，Sammis和Smith（1999）對(duì)地殼的間歇性臨界狀態(tài)的研究也得到了類似的結(jié)果。根據(jù)此規(guī)律可以將大地震看作一種地殼的臨界現(xiàn)象，而地殼并不是一直處于臨界狀態(tài)。一次大地震發(fā)生后，該地區(qū)的地殼將遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)，之后構(gòu)造應(yīng)力的增加又使地殼逐步趨向臨界狀態(tài)，地殼介質(zhì)的相關(guān)尺度也逐漸增大，而相關(guān)尺度的大小與震級(jí)有密切的關(guān)系。

2 CSEP應(yīng)用進(jìn)展

2006年1月開始，美國南加州地震中心發(fā)起了CSEP計(jì)劃，該計(jì)劃由全球多個(gè)國家的眾多科學(xué)家組成，該計(jì)劃的目標(biāo)是建立虛擬的、分布式的實(shí)驗(yàn)室，在全球各區(qū)域或全球尺度進(jìn)行更為廣泛的科學(xué)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)。CSEP計(jì)劃總部位于美國，日本、歐洲和新西蘭已建成CSEP分中心并投入使用，目前中國和冰島分中心正在積極籌備建設(shè)中。2018年開始，CSEP專家組開始倡導(dǎo)CSEP 2.0階段的工作，提出了針對(duì)新時(shí)期、新形勢(shì)下的預(yù)測(cè)檢驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的設(shè)計(jì)要求和解決方案，并根據(jù)當(dāng)前預(yù)測(cè)模型和檢驗(yàn)方法的發(fā)展提出了新的科學(xué)問題。在CSEP 2.0階段，中國依托科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)“中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的地震可預(yù)測(cè)性國際合作研究（2018YFE0109700）”，與南加州地震中心合作建立CSEP中國檢驗(yàn)中心。

目前，MMEP模型中的PI、LURR和SV方法的預(yù)測(cè)-檢驗(yàn)?zāi)K已開發(fā)完成，用于震例回溯性檢驗(yàn)和實(shí)時(shí)分析。以LURR模塊為例（圖1），在預(yù)測(cè)模塊中，地震目錄作為輸入文件，通過修改震級(jí)范圍、時(shí)間范圍、研究區(qū)域范圍、計(jì)算時(shí)間窗長和步長和異常閾值等參數(shù)，可以得到對(duì)應(yīng)的LURR值異常分布情況。在檢驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校斎胄枰獧z驗(yàn)的地震目錄，修改預(yù)測(cè)最小震級(jí)和檢驗(yàn)日期范圍等參數(shù)，得到LURR異常的R值空間檢驗(yàn)結(jié)果，在完成模型計(jì)算和R值檢驗(yàn)后，平臺(tái)可以自動(dòng)產(chǎn)出檢驗(yàn)報(bào)告。今后，我國地震工作者將通過CSEP中國檢驗(yàn)中心，開發(fā)完成MMEP預(yù)測(cè)檢驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)產(chǎn)出。

3 R值評(píng)分方法原理

R值評(píng)分方法是一種目前廣泛使用的地震預(yù)報(bào)效能評(píng)價(jià)方法自20世紀(jì)70年代至今經(jīng)過不斷改進(jìn)完善，在地震年度危險(xiǎn)區(qū)預(yù)報(bào)效能評(píng)估等工作中發(fā)揮了重要的作用。本文采用R值評(píng)分方法對(duì)MMEP近幾年的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)許紹燮（1989）的計(jì)算思路，采用地震報(bào)準(zhǔn)率和預(yù)測(cè)的時(shí)間或空間占有率之差計(jì)算R值：

式中：h和τ分別表示地震報(bào)準(zhǔn)率和預(yù)測(cè)區(qū)域的空間占有率；在年度預(yù)測(cè)檢驗(yàn)中，NH和NT分別表示本年度報(bào)準(zhǔn)的地震個(gè)數(shù)和本年度發(fā)生的地震總數(shù)；SP和ST分別表示預(yù)測(cè)區(qū)的面積和全國國土總面積。通常認(rèn)為，當(dāng)預(yù)報(bào)的成功率高于隨機(jī)概率的成功率，即R＞0時(shí)，該預(yù)測(cè)結(jié)果具有一定的預(yù)測(cè)效能（張國民等，2002）。由于年度危險(xiǎn)區(qū)的空間形狀是不規(guī)則的，面積各有不同，為了能夠精簡(jiǎn)R值評(píng)分方法的計(jì)算過程，CSEP中國檢驗(yàn)分中心采用1°×1°的網(wǎng)格劃分方法進(jìn)行計(jì)算，因此式（1）可修改為：

式中：NP和NG分別表示地震危險(xiǎn)區(qū)覆蓋的網(wǎng)格數(shù)和中國大陸覆蓋的網(wǎng)格數(shù)；NH為該年度落入MMEP年度危險(xiǎn)區(qū)網(wǎng)格內(nèi)的地震個(gè)數(shù)；NT為該年度發(fā)生的地震總數(shù)。

4 MMEP年度預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)

本文采用網(wǎng)格劃分的R值評(píng)分方法，對(duì)2018—2023年的MMEP年度預(yù)測(cè)效能進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)，見表1。

2018—2023年MMEP年度危險(xiǎn)區(qū)R值評(píng)分檢驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從2020年開始，我國地震工作者對(duì)中國臺(tái)灣及附近海域地區(qū)進(jìn)行年度地震趨勢(shì)分析，圖2a為不含中國臺(tái)灣地區(qū)的MMEP年度危險(xiǎn)區(qū)R值評(píng)分結(jié)果，R值評(píng)分檢驗(yàn)均值約為0.38，年度預(yù)測(cè)效能曲線總體平穩(wěn)，波動(dòng)幅度不大，2018年的R值最高，約為0.65。圖2b為包含了中國臺(tái)灣地區(qū)的MMEP年度預(yù)測(cè)區(qū)R值評(píng)分情況，由于中國臺(tái)灣及附近海域地震活動(dòng)較為頻繁，R值評(píng)分檢驗(yàn)結(jié)果均值達(dá)到0.49。

5 討論

MMEP方法基于Yu等（2006）、Bowman和King（2001）等的研究成果，將PI、LURR、SV和AMR這4種不同時(shí)間預(yù)測(cè)尺度的方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，捕捉孕震過程中異常演化的共性特征。在年度預(yù)測(cè)過程中，地震工作者對(duì)模型在地震響應(yīng)的空間尺度上進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)不同地區(qū)地震活動(dòng)水平自動(dòng)設(shè)定空間掃描參數(shù)；在時(shí)間尺度預(yù)測(cè)方面，隨著震例的不斷積累，地震工作者會(huì)選擇合適的預(yù)測(cè)模型，對(duì)發(fā)震時(shí)間做出預(yù)測(cè)。

由表1可見，2018年度中國大陸共發(fā)生5級(jí)以上地震16次，其中12次地震發(fā)生在MMEP方法給出的年度危險(xiǎn)區(qū)或附近區(qū)域，預(yù)測(cè)的10個(gè)危險(xiǎn)區(qū)中，有7個(gè)發(fā)生了顯著的地震事件，R值評(píng)分為0.65。并且對(duì)中國大陸西部的預(yù)測(cè)結(jié)果要優(yōu)于東部——吉林松原5.7級(jí)地震不在預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)，而東部2個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)沒有發(fā)生目標(biāo)地震，這可能與東部地區(qū)的地震活動(dòng)水平以及地震發(fā)生周期有關(guān)（薛艷等，2020）。針對(duì)不同地區(qū)，如何給出合適尺度的時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果，尚需改進(jìn)。值得注意的是，2018年2月12日河北永清4.3級(jí)地震發(fā)生在 “渤海灣西段5.0”預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)，而西部地區(qū)的10月16日新疆精河5.4級(jí)和9月12日陜西寧強(qiáng)5.3級(jí)地震不在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)。梳理周、月會(huì)商跟蹤資料發(fā)現(xiàn)，天山中段的LURR值異常開始于2018年下半年，2018年年初不具備年度預(yù)測(cè)的條件。同樣，寧強(qiáng)5.3級(jí)地震前的LURR值異常主要發(fā)生在2018年5—7月，也不具備年度預(yù)測(cè)的條件。

2019年度中國大陸共發(fā)生5級(jí)以上地震20次，其中10次地震發(fā)生在預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)附近，R值評(píng)分為0.38，而該年度最顯著的地震事件——四川長寧6.0級(jí)地震就發(fā)生在預(yù)測(cè)意見給出的“川滇交界東部6±”預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，長寧6.0級(jí)地震以及多次5級(jí)以上地震和四川威遠(yuǎn)5.4級(jí)地震均發(fā)生在該預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)。從LURR方法的時(shí)間序列演化看，從2018年初開始，LURR值快速增加并在2018年年中達(dá)到峰值，LURR值異常持續(xù)至長寧6.0級(jí)地震，并在震后逐漸回落（馬震等，2020），這表明長寧6.0級(jí)地震發(fā)生前，震源區(qū)介質(zhì)存在明顯的應(yīng)力累積過程。西藏墨脫6.3級(jí)地震不在預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)，這可能與地震發(fā)生的位置較為偏僻，地震目錄不完備有一定關(guān)系。總體來看，中國大陸西部地區(qū)的預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)于東部地區(qū)。

2020年度中國大陸及臺(tái)灣地區(qū)附近海域共發(fā)生5級(jí)以上地震28次，其中17次發(fā)生在MMEP方法年度預(yù)測(cè)區(qū)及附近，R值評(píng)分為0.51。2020年1月19日新疆伽師6.4級(jí)和6月26日新疆于田6.4級(jí)地震分別發(fā)生在用MMEP方法得出的 “南天山西段6.5±”和“西昆侖6.2±”危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)。于晨等（2020）、余懷忠等（2020）和劉月等（2023）研究發(fā)現(xiàn)，于田及其附近地區(qū)存在明顯的PI熱點(diǎn)異常，異常持續(xù)時(shí)間長、范圍大；LURR掃描結(jié)果顯示，2018年于田地區(qū)存在異常，但并不顯著，2018年12月 —2019年11月異常明顯增強(qiáng)，隨后開始減弱，2020年6月26日于田發(fā)生6.4級(jí)地震。正是根據(jù)LURR值的時(shí)空演化特性并結(jié)合PI異常分布，地震工作者在2020年度地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)中確定了新疆、西藏交界處的地震危險(xiǎn)區(qū)。7月23日西藏尼瑪6.6級(jí)地震并不在地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)中給出的危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，震后回溯性研究發(fā)現(xiàn)在震前3個(gè)月震中附近出現(xiàn)LURR值異常，該異常可能與該地區(qū)構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，因此不具備年度預(yù)測(cè)條件。

2021年度中國大陸及臺(tái)灣地區(qū)附近海域發(fā)生5級(jí)以上地震37次，其中24次發(fā)生在MMEP方法年度預(yù)測(cè)區(qū)及附近，R值評(píng)分為0.52。5月22日青海瑪多7.4級(jí)地震為本年度最大震級(jí)地震，位于地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)中給出的“甘青川6±”和“青藏交界東部6～7”2個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)中間。青海、四川、西藏交界地區(qū)是震前3年使用MMEP方法得出需重點(diǎn)關(guān)注的存在發(fā)生6.5級(jí)以上強(qiáng)震的地區(qū)，并且在2021年將青海、西藏交界東部的震級(jí)水平由前2年的“6.5±”調(diào)整為“6～7”。云南漾濞6.4級(jí)地震發(fā)生在“川滇藏交界6±”預(yù)測(cè)區(qū)南部地區(qū)，距離預(yù)測(cè)區(qū)大約60 km。本年度由于LURR值異常分布面積的變化，研究人員縮小了該地區(qū)的預(yù)測(cè)區(qū)范圍，同樣是根據(jù)LURR值異常回落變化，2021年將地震預(yù)測(cè)區(qū)從連續(xù)跟蹤3年的祁連山地震帶的西部地區(qū)調(diào)整到東部地區(qū)，因此未能預(yù)測(cè)到青海茫崖5.8級(jí)和甘肅阿克塞5.5級(jí)地震。LURR值異常回落所預(yù)示的預(yù)測(cè)時(shí)間尺度究竟是多大，還需要對(duì)已有震例進(jìn)行系統(tǒng)性回溯研究。

2022年度全國共發(fā)生5級(jí)以上地震53次，其中35次發(fā)生在MMEP年度預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)及邊緣，R值評(píng)分為0.53。9月5日四川瀘定6.8級(jí)地震位于“川滇藏交界M6.5”預(yù)測(cè)區(qū)東側(cè)，距離預(yù)測(cè)區(qū)約80 km。研究人員在周、月會(huì)商跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，三岔口南部地區(qū)自2021年12月1日之后就存在LURR值異常，異常沿鮮水河斷裂邊緣呈北西向分布，2022年7月異常向震源區(qū)擴(kuò)展，異常空間展布逐漸增大，并一直持續(xù)到瀘定6.8級(jí)地震。瀘定地震后，震中附近地區(qū)的LURR值開始減弱并逐漸消失（于晨，2022）。此外，該年度祁連山地震帶地震活動(dòng)非常活躍，雖然地震帶的東段和西段均存在PI異常，但年度預(yù)測(cè)時(shí)LURR值異常集中在西段，因此尚不具備對(duì)青海門源6.9級(jí)、德令哈6.0級(jí)地震做出年度預(yù)測(cè)的條件。

2023年度全國共發(fā)生16次5級(jí)以上地震，其中7次發(fā)生在預(yù)測(cè)意見給出的預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)及邊緣，R值評(píng)分為0.33。該年度中國大陸地區(qū)5級(jí)以上地震活動(dòng)明顯偏弱，大陸東部及附近海域地震活動(dòng)有所增強(qiáng)，這也增加了本年度預(yù)測(cè)的難度。值得注意的是，新疆沙雅6.1級(jí)和溫宿5.1級(jí)地震位于年度預(yù)測(cè)意見給出的“天山中段6～7”危險(xiǎn)區(qū)西南部約50 km處。在做年度預(yù)測(cè)時(shí)，震源區(qū)LURR值異常不顯著，但地震發(fā)生前LURR值異常呈現(xiàn)由北向南擴(kuò)展的趨勢(shì)性變化。在回溯性分析中發(fā)現(xiàn)，震前一周的LURR值計(jì)算結(jié)果顯示，新疆沙雅6.1級(jí)和溫宿5.1級(jí)地震發(fā)生在LURR值異常區(qū)域的邊緣，這為今后在中短期時(shí)間尺度上預(yù)測(cè)地震的發(fā)震地點(diǎn)提供了新的思路。

6 結(jié)論

本文介紹了CSEP中國檢驗(yàn)中心已開發(fā)完成的PI、LURR、SV等預(yù)測(cè)模塊，采用CSEP中國檢驗(yàn)中心的R值評(píng)分模塊，對(duì)基于上述方法的MMEP模型2018—2023年度全國預(yù)測(cè)意見的效能進(jìn)行了評(píng)估，得到以下結(jié)論：

（1）2018—2023年度MMEP模型預(yù)測(cè)結(jié)果的R值評(píng)分均值為0.3～0.4，年度預(yù)測(cè)效能波動(dòng)較小，其中2020—2022年連續(xù)3年R值超過0.5。

（2）中國大陸西部地區(qū)的預(yù)測(cè)結(jié)果要優(yōu)于東部地區(qū)。在年時(shí)間尺度上對(duì)2019年四川長寧6.0級(jí)、2020年新疆伽師6.4級(jí)以及2020年于田6.4級(jí)地震進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在中短期時(shí)間尺度對(duì)2022年四川瀘定6.8級(jí)地震進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)給出的“時(shí)、空、強(qiáng)”三要素基本正確。2018年河北永清4.3級(jí)地震發(fā)生在 “渤海灣西段5.0”預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)，但預(yù)測(cè)震級(jí)偏高。

（3）針對(duì)不同地區(qū)，如何選擇合適的預(yù)測(cè)時(shí)間尺度和空間掃描參數(shù)，對(duì)預(yù)測(cè)效能的高低起到重要的作用，因此在今后的預(yù)報(bào)實(shí)踐中需對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行梳理和總結(jié)，不斷完善各方法的時(shí)空預(yù)測(cè)參數(shù)。

（4）MMEP模型中的PI、LURR和SV 3種方法的預(yù)測(cè)檢驗(yàn)?zāi)K已在CSEP中國檢驗(yàn)中心開發(fā)完成，計(jì)劃未來將引入完整的MMEP預(yù)測(cè)檢驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)產(chǎn)出等功能。

本研究使用了CSEP中國檢驗(yàn)中心R值評(píng)分模塊，在此表示衷心感謝。

參考文獻(xiàn)：

陳運(yùn)泰.2009.地震預(yù)測(cè)：回顧與展望［J］.中國科學(xué)：地球科學(xué)，39（12）：1633-1658.Chen Y T.2009.Earthquake prediction：retrospect and prospect［J］.Scientia Sinica Terrae，39（12）：1633-1658.（in Chinese）

劉月，田勤儉，張永仙，等.2023.于田地震強(qiáng)震前加卸載響應(yīng)比異常及強(qiáng)震復(fù)發(fā)間隔［J］.地球物理學(xué)報(bào)，66（2）：616-625.Liu Y，Tian Q J，Zhang Y X，et al.2023.Load-Unload Response Ratio anomalies before the Yutian strong earthquakes and its earthquake recurrence interval estimation［J］.Chinese Journal of Geophysics，66（2）：616-625.（in Chinese）

羅蘭格.2015.再談地震預(yù)報(bào)R值評(píng)分法［J］.華北地震科學(xué)，33（4）：66-68.Luo L G.2015.Talk on the R value method for earthquake prediction［J］.North China Earthquake Sciences，33（4）：66-68.（in Chinese）

馬震，于晨，張小濤，等.2020.2019年6月17日長寧MS6.0地震前地震活動(dòng)和水位的加卸載響應(yīng)比異常研究［J］.中國地震，36（3）：550-560.Ma Z，Yu C，Zhang X T，et al.2020.Evolutions of LURR anomaly based on seismicity and ground water level data before the June 17，2019 MS6.0 Changning earthquake［J］.Earthquake Research in China，36（3）：550-560.（in Chinese）

石耀霖，劉杰，張國民.2000.對(duì)我國90年代年度地震預(yù)報(bào)的評(píng)估［J］.中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào)，17（1）：63-69.Shi Y L，Liu J，Zhang G M.2000.The evaluation of Chinese annual earthquake prediction in the 90s［J］.Journal of Graduate School，Academia Sinica，17（1）：63-69.（in Chinese）

許紹燮.1989.地震預(yù)報(bào)方法實(shí)用化研究文集：地震學(xué)專輯［M］.北京：地震出版社.Xu S X.1989.Collection of practical research on earthquake prediction method：Seismology album［M］.Beijing：Seismological Press.（in Chinese）

薛艷，姜祥華，劉桂萍.2020.華北地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)狀態(tài)研究［J］.地震，40（2）：1-17.Xue Y，Jiang X H，Liu G P.2020.Active state and trend on strong earthquake in North China［J］.Earthquake，40（2）：1-17.（in Chinese）

尹祥礎(chǔ)，余懷忠，張永仙，等.2004.態(tài)矢量——分析地震活動(dòng)性的一種新方法［J］.中國地震，20（1）：73-79.Yin X C，Yu H Z，Zhang Y X，et al.2004.State Vector-to analysis seismicity［J］.Earthquake Research in China，20（1）：73-79.（in Chinese）

于晨，王淑艷，苑爭(zhēng)一，等.2020.2020年6月26日于田MS6.4地震前Benioff 應(yīng)變和地電場(chǎng)加卸載響應(yīng)比異常研究［J］.中國地震，36（3）：417-426.Yu C，Wang S Y，Yuan Z Y，et al.2020.LURR to Benioff strain and geoelectric field before Yutian MS6.4 earthquake of June 26，2020［J］.Earthquake Research in China，36（3）：417-426.（in Chinese）

于晨.2022.基于加卸載響應(yīng)比（LURR）方法回顧 2022年9月5日瀘定MS6.8地震預(yù)測(cè)過程［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，43（6）：125-130.Yu C.2022.A review of prediction process based on LURR before the Luding MS6.8 earthquake on September 5，2022［J］.Seismological and Geomagnetic Observation and Research，43（6）：125-130.（in Chinese）

余懷忠，于晨，張小濤.2020.2020年6月26日于田MS6.4地震前的多重地震參數(shù)異常研究［J］.內(nèi)陸地震，34（3）：207-214.Yu H Z，Yu C，Zhang X T.2020.Study on multiple seismic parameter anomalies before Yutian MS6.4 earthquake on June 26th，2020［J］.Inland Earthquake，34（3）：207-214.（in Chinese）

張國民，劉杰，石耀霖.2002.年度地震預(yù)報(bào)能力的學(xué)科評(píng)價(jià)［J］.地震學(xué)報(bào)，24（5）：525-532.Zhang G M，Liu J，Shi Y L.2002.A scientific evaluation of annual earthquake prediction ability［J］.Acta Seismologica Sinica，24（5）：525-532.（in Chinese）

張盛峰，張永仙.2021.“地震可預(yù)測(cè)性國際合作研究”——1.0階段工作理念及成果［J］.地震，41（4）：203-217.Zhang S F，Zhang Y X.2021.Collaboratory for the study of earthquake predictability-working philosophy and achievements of CSEP 1.0［J］.Earthquake，41（4）：203-217.（in Chinese）

Bowman D D，King G C P.2001.Accelerating seismicity and stress accumulation before large earthquakes［J］.Geophys Res Lett，28（21）：4039-4042.

Cao T，Aki K.1984.Seismicity simulation with a mass-spring Model and a displacement hardening-softening friction law［J］.Pure Appl Geophys，122（1）：10-24.

Gelfand I M，Guberman S A，Keilis-Borok V I，et al.1976.Pattern recognition applied to earthquake epicenters in California［J］.Phys Earth and Planet Inter，11（3）：227-283.

Rundle J B，Lein W，Tiampo K，et al.2000.Liner pattern dynamics in nonlinear threshold system［J］.Phys Rev E，61（3）：2418-2431.

Rundle J B，Turcotte D L，Shcherbakov R，et al.2003.Statistical physics approach to understanding the multiscale dynamics of earthquake fault system［J］.Rev Geophys，41（4）：1019-1049.

Sammis C G，Smith S W.1999.Seismic cycles and the evolution of stress correlation in cellular automation models of finite fault networks［J］.Pure Appl Geophys，155（2）：307-334.

Shebalin P，Narteau C，Holschneider M.2012.From alarm-based to rate-based earthquake forecast models［J］.Bull Seism Soc Am，102（1）：64-72.

Tiampo K F，Rundle J B，McGinnis S A，et al.2002.Pattern dynamics and forecast methods in seismically active regions［J］.Pure Appl Geophys，159（10）：2429-2467.

Yin X C，Chen X Z，Song Z P，et al.1995.A new approach to earthquake prediction：The Load/Unload Response Ratio（LURR）theory［J］.Pure Appl Geophys，145（3）：701-715.

Yin X C，Mora P，Peng K Y，et al.2002.Load-Unload Response Ratio and Accelerating Moment/Energy Release critical region scaling and earthquake prediction［J］.Pure Appl Geophys，159（10）：2511-2523.

Yin X C，Yu H Z，Kukshenko V，et al.2004.Load-Unload Response Ratio（LURR），Accelerating Energy Release（AER）and State Vector evolution as precursors to failure of rock specimens［J］.Pure Appl Geophys，161：2405-2436.

Yu H Z，Shen Z K，Zhu Q Y，et al.2006.Increasing critical sensitivity of the Load/Unload Response Ratio before large earthquake with identified stress accumulation pattern［J］.Tectonophysics，428（1-4）：87-94.

Zechar J，Jordan T.2010.The area skill score statistic for evaluating earthquake predictability experiments［J］.Pure Appl Geophys，167（8-9）：893-906.

Application of Multi-Method Earthquake Predictionin CSEP and Testing of Prediction Efficiency

YU Chen1，HAN Ying1，ZHANG Yongxian2，ZHANG Xiaotao1，YU Huaizhong1

（1.China Earthquake Networks Center，Beijing 100045，China）

（2.Institute of Earthquake Forecasting，China Earthquake Administration，Beijing 100036，China）

Abstract In recent years，dependent on the national key research and development program，the Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability（CSEP）initiated by the Southern California Earthquake Center has been transplanted to China.The CSEP-China center has been established，and prediction modules such as Pattern Informatics（PI），Load/Unload Response Ratio（LURR），and State Vector（SV）have been developed.In order to better evaluate the practicability of CSEP-China center，the annual prediction results of the Multi-Method Earthquake Prediction（MMEP）based on the above three prediction methods are summarized.Furthermore，the R-value scoring module of CSEP-China center is used to evaluate the annual prediction results.The results show that：（1）The R-value score of MMEP annual prediction results is in the range of 0.3-0.4，and the annual prediction efficiency has little fluctuation；（2）The prediction results in the western region of Chinese mainland are better than those in the eastern region.Among them，the annual prediction of the Changning 6.0 earthquake in Sichuan，the Jiashi 6.4 earthquake and the Yutian 6.4 earthquake in Xinjiang，and the medium-short term prediction of the Luding 6.8 earthquake in Sichuan are correct.（3）For different regions，how to give the appropriate scale of time prediction results needs to be improved.

Keywords：Multi-Method Earthquake Prediction（MMEP）；CSEP；Load/Unload Response Ratio；R-value test；prediction test

收稿日期：2024-03-28.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金（U2039205）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFE0109700）；2024年度震情跟蹤定向工作（2024010405）；中國地震臺(tái)網(wǎng)中心青年基金（QNJJ—202304）.

第一作者簡(jiǎn)介：于 晨（1988-），工程師，主要從事地震電磁學(xué)方面的研究.E-mail：yuchen@seis.ac.cn.

于晨，韓盈，張永仙，等.2025.多方法組合預(yù)測(cè)模型在CSEP計(jì)劃中的應(yīng)用和預(yù)測(cè)效能檢驗(yàn)［J］.地震研究，48（2）：199-209，doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0021.

Yu C，Han Y，Zhang Y X，et al.2025.Application of multi-method earthquake prediction in CSEP and testing of prediction efficiency［J］.Journal of Seismological Research，48（2）：199-209，doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0021.