对“关于“可操作性地震预报:有关‘为什么’和‘怎么办’的几点思考”的另一种见解”的答复＊

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

对“关于“可操作性地震预报:有关‘为什么’和‘怎么办’的几点思考”的另一种见解”的答复＊

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

在民间传说中,“银弹”是杀死狼人和女巫的有效武器。在地震预测中,“银弹”就是“具有诊断价值的前兆”,即地震前观测到的以高概率表明即将来临地震事件的时间、地点和震级的信号[1]。Crampin[2]在其述评中声称,剪切波分裂(SWS)观测提供了一枚“银弹”。由此,他断言地震学能够将地震预测从我们[3]最近在“见解”栏目中指定的低概率环境中解脱出来。

我们认为其论据不能令人信服。他的概念基于这样一种观点,即剪切波各向异性变化对构造应力很敏感——这确实是一个不错的假说。但他随后又莫名其妙地得出结论称SWS观测能够提供大地震的“具有诊断价值的前兆”。由此产生的一大堆更加含糊的假说却给上边的概念加上了沉重的负担。此处不是对他几十年来所倡导的预测方法(如文献[4])展开批判性分析的合适的论坛。但仅注意下边的陈述就足以说明问题:Crampin[2]精心设计的一连串地球动力学和地震学推理使其结论达到了一个相当高的点位:“意大利中部一个单一的三井孔SM S(应力监测点)……原则上能够识别出应力积累,并对意大利境内所有M≥5地震和SMS附近的小地震事件作出应力预测。”

几乎没有什么数据能够对他这种太过乐观的评估予以支持。他的前瞻性测试似乎只捕获了一次成功预测,即冰岛的一次M=5地震[5],而且即使是对这一次所谓的成功预测也一直有争议。Seher和M ain[6]对Crampin等[5]的结果进行了缜密的统计分析,所得结论为“根据资料,还不可能正式排除那次5级地震是正常的背景地震活动的假说。”

然而,Crampin[2]却对自己的观测结果深信不疑:“无一例外:只要有适当的震源-检波器剪切波记录,就会观测到大震前广泛分布的应力积累。”“无一例外”反复出现了3次。但到目前为止至少一项已经发表的研究成果证明有例外[7-8],Ryall和Savage[9]也提出了一些对SWS的否定结果。

Crampin[2]这种将想法当事实的做法代表着某些地震预测方案的支持者在论证中太过经常使用的行为方式(见文献[10]中的评论性综述)。国际地震预报委员会(ICEF)在其初步报告中发表了如此相关的一条评论[11]:

“在据称为前兆行为的许多实例中,所报导的观测数据都是互相矛盾的,不适合用作缜密的统计评估。一个相关的问题是,与否定的结果相比,作者更偏向于发表肯定的结果,这样一来,对误否定(有地震但没有前兆信号)的比率便不能作出明确判断。另一个相关的问题是,旨在确定观测时间序列中噪声水平的基线研究往往不足。由于对无地震情况下的信号行为特征缺乏足够的认识,所以对误肯定(有信号但没有地震)的比率也无从知晓。如果不对这些出错率加以约束,那么就无法对‘具有诊断价值的’信号特性进行评估。”

在可操作性预报的现实世界中,重要的不是一个前兆假说主观上看来似乎合理,而是这一假说在将可靠的概率增益转达给用户中所发挥的效能,这种概率增益涉及可利用的地震长期预报。鉴于个人更倾向于相信其理论的正确性,因此有必要请无偏见的第三方进行评估,以确认理论方法的技术含量与可靠性水平。地震可预测性研究合作实验室(CSEP)正在为此设立一个机构[12],我们鼓励Crampin研发出适合CSEP检验的基于SWS的预测模型。

最后,我们想对Crampin[2]的下列陈述做一下评论:“ICEF报告的言下之意就是地震不能明确预测,因此,可能做到的只是概率地震(低概率)预测。”ICEF报告中没有一处提到过地震从本质上而言是不可预测的。报告确实得出结论称,还没有一种适用于可操作性地震预报的短期预测方法:

“该委员会还没有识别出一种被证实既可靠又有技术含量的大震短期预测方法。尤其是,对‘具有诊断价值的’即将来临地震前兆的搜寻工作至今尚未提供一种成功的短期预测方案。”

然而,ICEF报告明确支持在这一领域开展更多的研究工作:

“虽然评估结果是否定的,但对‘具有诊断价值的’前兆的搜寻工作不应放弃,对我们脚下地震过程的基础研究工作也很有必要。”

因此,寻求“银弹”的“英雄”行为应该继续,其中就包括对SWS作为前兆性应力变化指标的研究。其他一些有关地震可预测性的似乎更加合理的假说也值得认真检验,如“具有诊断价值的”深部不连续颤动和滑动模式是否能够预测俯冲带“大型逆冲区”地震。但是,考虑到地震过程具有明显的复杂性,我们对类似研究不久就会使我们摆脱低概率预测环境几乎不抱什么希望。

译自:Seismological Research Letters,March/April 2011,82(2):231-232

原题: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

(中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译)

(译者电子信箱,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。