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应用加卸载响应比预测地震
时间:2010-11-8 　　　　点击率:59

在前面我们知道了为什么可能运用加卸载响应比方法做地震预测，加卸载响应比方法不仅有坚实的理论基础，而且为实验室试验、数值计算以及过去的震例检测所证实。那么，在实际运用中，它真的有效吗？
尹祥础课题组将它用于地震中期预测已经取得了较好的效果，他们成功地预测过一些国内的地震，还成功地预测过一些国外的地震(美国，日本，土耳其等)。下面来看一些用加卸载响应比LURR预报地震成功的实例。
中国大陆：
早在1980年代后期,尹祥础课题组就用加卸载响应比方法对中外逾百个震例,从有感地震的4级～8.6级特大地震进行了”后验性”预测,80%以上都取得了满意的结果。于是,他们将这一方法用于震前预测,成功预测了山西大同1991年3月26日的6.1级地震;云南普洱1993年1月27日的6.3级地震等4次6级以上国内地震。。从1993年到1998年，在预测的18个震例中，12个震例是预测准确的，6个没有预测准确(预测的地震没有发生)，没有漏报的地震(强震发生了但没有做出预测谓之漏报)。成功的震例包括1994年的北岭地震和关西地震(1996.9.11，Ms6.6，35.5o N，140.9o E) 。
图1是尹祥础课题组计算的2002年中国大陆LURR扫描图，和2003年实际发生的强震。可以看到，强震大多数都发生在加卸载响应比非正常的区域中。

从2003年到2005年，尹祥础课题组用加卸载响应比方法进行中期地震预测取得较大的突破。
图2是2003年年底计算出来的中国大陆地区加卸载响应比异常区域的分布图，加卸载响应比Y大于2的区域为地震危险区。在这些区域，次年(2004年)发生5级以上的可能性非常大。这个结果发表在《中国大陆强震趋势研究2004年度》，中国地震局地震分析预测中心出版，282-285页，北京地震出版社2003年年底出版。

图2. 2003年中国大陆地区加卸载响应比异常区域

在2004年内中国大陆地区共发生5级以上强震33次(见图3), 其中17次强震(红色圆圈)发生在数据足够区域,其中15次落在2003年底预报的LURR非正常区域内(成功率为15/17=88%)。其它16次强震(绿色圆圈)发生在数据缺乏区域, 按照地震界中的约定和习惯，发生在资料匮乏地区的地震在统计上可以忽略。由图3可知,大多数危险区或其边缘均发生了破坏性地震。

图3.2004年中国大陆发生的5级以上强震

我们来看其中一个成功的例子。图4是从2003年7月1日～2004年6月30日的中国大陆的加卸载响应比LURR空间扫描。尹祥础课题组在中国科学院计算机网络信息中心超级计算机中心的深腾6800(全球计算机500强中排名14)上，发表了2004年9月1日得到的计算结果，之后9月11日又在中国科学院计算机网络信息中心超级计算机中心的“深腾6800应用成果交流会”上报告。图中最引人注目的LURR异常区在广东阳江，预报的震级为M5~M6。这里地处珠江三角洲，毗邻港澳，且与未来的核电站选址关系密切。地震预报受到广东省领导和有关中央部门的高度重视。果然，在报告的第6天，2004年9月17日2时31分，阳江发生了M4.9级地震。此次地震预测的时、空、强三要素完全正确。预测的成功又为LURR再添一彩。

图4. 2003年7月1日～2004年6月30日中国大陆LURR空间扫描

2005年13个5级以上地震中的12个发生在加卸载响应比的异常区域(图5)。唯一漏报的是九江地震，震级5.7(2005年11月26日)，没有发生在加卸载响应比异常区域，而落在地震资料匮乏的区域。还有几个地震发生在危险区外，即所谓漏报地震。经过具体分析，主要原因是该区域内地震观测数据质量欠佳所致。预报成功率为12/13= 92%。

图5. 2005年中国大陆发生的5级以上强震(红色圆圈所示)

2005年中国大陆发生5级以上强震共13次，其中LURR异常的12次强震详情如下(其中°N和°E表示北纬和东经的度数，M表示里氏震级):
(1) 2005-01-26, 云南思茅(22.7°N , 100.8°E) , M5.0
(2) 2005-02-15, 新疆乌什(41.6°N, 79.3°E) , M6.2
(3) 2005-02-15, 新疆乌什(41.7°N, 79.4°E) , M5.1
(4) 2005-04-06, 新疆乌什县(41.3, °N 79.0°E) , M5.1
(5) 2005-04-08, 西藏仲巴县(30.5°N, 83.7°E) , M6.5
(6) 2005-04-08, 西藏仲巴县(30.3°N, 83.6°E) , M5.2
(7) 2005-06-02, 西藏墨脱(29.1°N, 94.8°E) , M5.9
(8) 2005-07-25, 黑龙江林甸县(46.9°N, 125.0°E) , M 5.1
(9) 2005-08-05, 云南会泽与四川会东交界(26.6°N, 103.1°E) , M 5.3
(10) 2005-08-13, 云南文山(23.5°N, 104.1°E) , M 5.3
(11) 2005-08-24, 新疆(39.8°N, 79.8°E) , M 5.1
(12) 2005-08-25, 新疆(37.1°N, 79.3°E) , M 5.2
尹祥础，张浪平，张永仙等撰写了“从加卸载响应比的时空演化预测我国大陆2007地震趋势的初步研究”(载于地震出版社《中国大陆强震趋势预测研究》， 90－95页，2006年出版)(见图6)。其中指出新疆(38oN,75oE～45oN，90oE)的条带上LURR长期异常，但不是很高，未来1年内(2005年8月起算)可能发生5.0级地震；重庆未来一年内(2006年4月起算)可能发生4.0～5.0级地震；四川西部条带LURR长期异常，未来18个月(2006年8月起算)可能发生5.0～6.0级地震。虽然对汶川地震有了一个中期预报，但最终的临震预报失误了。而后又对汶川大地震的余震作出了准确的预报。

图6.中国大陆强震趋势预测研究(中国地震局地震预测研究所<地震>编辑部出版)

图7为加卸载响应比在汶川地震余震预测中的应用。横座标为时间，纵座标为响应比Y的值，水平的蓝色虚线代表响应比为Y=1，虚线上方的点为异常点;红色线为发生余震的震级M。由图中可见，加卸载响应比的预测效果，跟汶川地震余震的对应情况比较好。

图7 加卸载响应比在汶川地震余震预测中的应用

图8是用加卸载响应比预测北京地区地震的情况,其中Y3为加卸载响应比LURR。在所研究的时段内,预测的准确率达到80%。这与北京地区地震观测的水平有密切关系。

统计2004-07年，用加卸载响应比预报5级以上地震的结果列于下表中：

综合这4年的预报情况可见，以在加卸载响应比预测区域内的地震数与中国大陆监测能力较高地区内发生的5.0级以上地震数之比作为预测效果检验指标，平均为92%。用加卸载响应比预报5级以上地震的漏报率较低，虚报率有些偏高，时间精度有待提高。
美国：
1993年初美国地质调查所E.A.Bergman(伯格曼)博士把美国加州比较完整的地震资料寄给尹祥础,课题组用加卸载响应比理论,对其进行了分析、计算、研究后,发现洛杉矶附近以及其它2处地区有较明显的异常,遂于10月28日将计算结果(加卸载响应比随时间的变化曲线)寄给伯格曼博士,并指出上述地区在未来一年内发生中强地震(6～7级)的可能性很大。信件寄出不到3个月,1994年1月17日,发生洛杉矶大地震,造成高达200亿美元的经济损失。
这次地震之前,美国同行无任何预报意见,因而对尹祥础的研究结果很感兴趣,又寄来该地震的余震目录供他们研究,并对加卸载响应比方法进行研究和评估。这一方法在1994年1月于惠灵顿召开的<国际地震学与地球内部物理学大会>上受到大会主席和众多与会地震学家的关注。
伊拉克及其邻国：
2003年3月20日海湾战争开始以后，美英联军对伊拉克进行了大规模的轰炸，这会诱发伊拉克及邻近地区发生破坏性地震吗？从加卸载响应比理论的角度对此进行了初步的分析研究。根据研究结果，他们预测:“ 在以33.5°N，43.5°E为圆心，半径为600km的区域内(包括伊拉克及其邻国地区)，当时LURR远大于1，说明其地壳正处于不稳定状态，对外界干扰敏感，猛烈的轰炸可能导致破坏性地震的发生，时间大致在几个月至1～2年内”。2003年4月5日，他们撰写了短文“ 猛烈轰炸会诱发伊拉克地震吗？”(此文分别发表在两种内部刊物上：尹祥础，张晖辉，余怀忠，2003，“猛烈轰炸会诱发伊拉克地震吗？”，《震情研究》，2003，No.2，96－99；及尹祥础，张晖辉，余怀忠，2003，“加卸载响应比计算程序的新进展”，《超级计算通讯》, 创刊号, PP10-11)。上述结果还曾在中科院力学所“创新论坛”(当年4月15日)及中科院研究生院(4月17日)进行过学术交流。2003年5月1日, 在我们预测区域--土耳其宾格尔发生里氏6.4级地震，死亡一百多人。
南亚：
2003年底，尹祥础课题组开展了对欧亚地震带的地震趋势预测研究。2004年3月作出了2002年至2003年欧亚地震带的LURR时空扫描结果(图9)。研究结果发表在中科院2004年3月出版的《超级计算通讯》杂志上。据此他们预测：“图中阿富汗及其邻国的加卸载响应比持续为高值，所以该地区未来1-2年内发生大地震的可能性很大”。2004年4月6日就在预测区内(HINDU KUSH REGION, AFGHA, 36.59°N,70.85°E)发生6.8级强烈地震。此后该课题组进行了继续跟踪研究，在2005年6月的《超级计算通讯》的论文“欧亚地震带地区的时空扫描”中又明确提出：“在未来2年内还可能再发生大地震”，作出了明确的中期预测。 2005年10月8日，南亚历史上二十年来最大的一次地震袭击了巴基斯坦北部地区，造成了近5万人死亡，震惊了全世界。在该文的预测区内最终发生了这次南亚7.6级大地震(所谓的大地震，国际公认为七级以上地震)。

此外尹祥础课题组还研究发现,在日本竹山地区, 加卸载响应比LNRR从2007年3月开发生异常,于2007年12月达到高峰,预计之后不久将有地震发生。后经中国地震台网测定，2008 3月24日23时24分41秒，竹山县茅塔镇发生M4.2级地震,震中在:北纬32.56度,东经110.09度。
从以上例证我们可以看到，尹祥础所创立的加卸载响应比预测地震的理论和方法在中期预测上是初步成功的，有效的，令人鼓舞的。我们期待着他们的团队做出更好的成绩，造福人类。
尚嘉兰撰文

中国科学院老科技工作者协会工程力学分会电子邮箱：[email-masked]