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《中国地震局地震预测研究所》 2011年
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基于概率增益模型的地震综合预测方法研究

邱玉荣  
【摘要】:本论文采用的地震综合概率增益预测方法,能够包容各种定性的、定量的(确定性的和概率性的)单项地震预测方法。单项方法预测地震的概率增益和预测效能与所依据的预测指标的发生概率之间所建立的数学关系,将地震孕育与发生过程及其前兆表现密切联系在一起,对于探讨或解释预测指标所反映的地震孕育、发生的物理本质,改进预测方法具有重要意义。但综合概率增益预测模型是建立在不同预测指标相互独立假定基础上的,这与实际状况不完全吻合。因此需要探究两个问题:一是不同预测指标之间的相关性;二是具有一定相关性的预测指标对综合概率增益预测结果的影响程度。对于第一个问题,在实际预测工作中,已有各种方法判断(主要是物理意义和相关系数)。第二个问题是本论文需要重点研究的问题。 本论文通过采用蒙特卡洛模拟实验方法对具有一定相关性的两个不同预测指标对概率增益综合预测结果的影响进行了详细的分析探讨,结果表明,随着两个指标之间相关性的增大,实际的“联合概率增益”与独立性假设前提下综合的“视概率增益”的区别越显著,因此,将视概率增益值进行修正,使其接近联合概率增益值是必要的。 在综合概率增益预测方法及其预测指标相关性讨论的基础上,论文通过图像信息学PI(Pattern Informatics)算法和地震空间分布非均匀性指标Kcv值方法两个具体单项预测方法的原理介绍及其预测效能、震例检验和概率增益综合研究,探讨了单项预测指标的综合化处理方法。 PI算法是基于复杂系统统计力学的地震预测模型,我们将其作为概率增益综合的一个单项预测方法进行研究。在对PI算法研究和预测效能研究基础上,对亚洲地区2000/1/1-2009/12/31时段中长期地震危险性进行了回溯性概率预测和检验;在此基础上进行了亚洲地区2010/1/1-2019/12/31时段大地震中长期地震危险性概率预测。 标准化的地震空间分布非均匀性指标Kcv值是在原有指标地震空间分布非均匀性指标Cv值基础上重新定义的预测指标,实现了不同时、空、强条件下的计算结果可以直接反映其非均匀性的程度,并具有可比性。在此基础上设计了预测指标与强震空间位置偏离和时间滞后的预测效能震例统计方法,依据亚洲地震重点研究区近20年来的地震活动空间分布非均匀性的研究与震例统计,建立了该方法预测大地震的经验概率增益谱与预测效能谱;在建立Kcv值预测地震的方法基础上,采用基于强震时空概率增益预测模型的概率增益综合方法,对2000~2009年亚洲地区(研究区)MW6.9以上地震发生概率和概率增益值进行了预测,并与此时段内实际地震发生情况进行了回溯性检验,探讨了本方法预测大地震的实际效果;进一步采用Kcv值法预测了2010~2019年亚洲重点研究区MW 6.9以上地震发生的概率增益。该结果是进一步分析确定未来十年尺度亚洲重点研究区大地震危险区的重要参考依据之一,同时也是本论文另一个综合概率增益预测研究的主要单项方法之一。 在上述两种单项预测方法(PI算法和Kcv值)研究的基础上,研究了单项方法间的相关性,并依据考虑相关性的概率增益模型,基于这两种方法对亚洲地区重点也那就区2000/1/1-2009/12/31的中长期地震危险性进行了回溯性综合预测的回溯性研究和预测效能研究,结果表明,单项预测方法综合后,总体的预测效能得到了提高,这正是概率综合预测的意义所在。论文最后给出了基于这两种单项预测方法综合的亚洲地区重点研究区2009/1/1-2019/12/31的中长期地震发生的综合概率增益预测结果。
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