Математические методы анализа и прогноза афтершоков землетрясений: необходимость смены парадигмы

П Н Шебалин

doi:10.22405/2226-8383-2018-19-4-227-242

Abstract

Анализ и прогноз афтершоков сильных землетрясений в мировой практике в настоящее время основан исключительно на стохастических моделях развития афтершокового процесса. Это дает возможность использования статистических методов анализа, а также применять в прогнозе ”сценарный” подход путем многократного генерирования случайных последовательностей афтершоков и подсчета частоты повторения интересующих событий. Исследования по проекту РНФ ”Создание информационной системы автоматической оценки сейсмической опасности после сильных землетрясений по данным геофизического мониторинга” в 2016-2018 гг. показали однако, что эффективность таких подходов имеет существенные ограничения. В статье дается критический обзор статистических методов анализа и прогноза афтершоков, интерпретируются пределы эффективности прогнозов при использовании стандартных подходов, приводится обоснование необходимости смены парадигмы. В качестве одного из направлений поиска предлагается применение методов Дискретного математического анализа (ДМА), разрабатываемых академиком А.Д. Гвишиани и его научной школой. Очевидное преимущество такого подхода продемонстрировано на примере простого алгоритма идентификации афтершоков с использованием аппарата нечетких сравнений.

Highlights

Development of information system for automatic seismic hazard assessment after large earthquakes based on geophysical monitoring
In this paper I give a critical review of statistical methods for the analysis and forecast
methods developed by Academician A.D. Gvishiani

Summary

Введение

Изучение афтершоков играет важную роль в сейсмологии и в задачах оценки сейсмической опасности. Общепринятая в мировой практике модель ETAS (Epidemic type aftershock sequence [24, 25]), используемая для прогноза афтершоков, особенно в ”сценарном” подходе, базируется, в дополнение к законам Гутенберга-Рихтера и Омори, на правиле подобия Утсу [32]. В соответствие с этим правилом предполагается, что логарифм числа афтершоков определенной магнитуды линейно зависит от магнитуды соответствующего основного толчка с коэффициентом наклона, называемым ”α-value”. Во втором разделе на основе результатов исследований по проекту РНФ ”Создание информационной системы автоматической оценки сейсмической опасности после сильных землетрясений по данным геофизического мониторинга” делается ряд выводов относительно существующих в настоящее время подходов к прогнозу афтершоков, которые сводятся к необходимости ревизии используемых моделей. Главное отличие этого алгоритма от других методов состоит в том, что ”предком” для ”потомка” считается вся совокупность предыдущих сейсмических событий, включая как основной толчок, так и афтершоки. Предложенный алгоритм не претендует на роль алгоритма для повсеместного использования, задача состояла в том, чтобы наметить путь возможного решения проблемы

Идентификация афтершоков

Прогноз афтершоков

ДМА-анализ афтершоков

Заключение