滇西实验场地震短临动态跟踪综合预测方案＊

杨 芬吴国华

1）云南省地震局滇西地震预报实验场，大理 671000

2）云南省地震局监测预报处，昆明 650224

滇西实验场地震短临动态跟踪综合预测方案＊

杨 芬1）吴国华2）

1）云南省地震局滇西地震预报实验场，大理 671000

2）云南省地震局监测预报处，昆明 650224

对滇西实验场1992年以来前兆观测资料进行分析研究，选取映震效果通过R信度检验（对应M≥5.0地震）的8条单项前兆指标，综合考虑单项前兆指标虚报率和漏报率对指标信度的影响，对单项前兆指标利用数学模型进行综合处理，减少了虚报和漏报的次数，预测效果明显提高。综合预测方案不仅提高了地震短临预测信度，并提供了地点判定原则和震级估算原则。利用分级预警模式分别建立了中短期和短临预测模型，短临预测时间严格控制在3个月内，尽最大可能实现地震短临预测。本综合预测方案具有较好的可操作性，可实时动态跟踪地震危险性，提供地震短临预测三要素。

地震短临预测；地震三要素；分级预警；综合预测

引言

滇西实验场（24°～28°N，98°～102°E）位于云南地区西部，著名的红河断裂斜贯场区，除此以外，还有众多断裂展布于场区。滇西实验场区历史上中强地震活动强烈，这为本课题研究提供了丰富的震例。1990年以来多种前兆观测项目在滇西实验场区得以普及推广，形成了较为密集的前兆观测台网，积累了十分丰富的前兆观测资料，为本课题研究提供了连续、可靠和完整的前兆观测资料。

1 滇西实验场主要活动断裂带和历史地震分布情况

滇西实验场及邻区位于云南地区西北部，这里是几个大陆板块的接合部位，著名的红河断裂带（F8）斜贯场区，除此以外，还有众多断裂展布于场区，有恕江断裂（F1）、澜沧江断裂（F2）、金沙江断裂（F3）、中甸—剑川断裂（F4）、丽江—剑川断裂（F5）、程海断裂（F6）和楚雄—建水断裂（F7）（图1）。

2 预测思路

选取滇西实验场区映震效果通过R信度检验的8条单项前兆指标，综合考虑单项前兆指标虚报率和漏报率对指标信度的影响，对单项前兆指标利用数学模型进行综合处理，建立中强震危险性跟踪判定综合概率值，对地震发生时间进行初步判定，并利用分级预警模式分别建立了中短期和短临预测模型，短临预测时间严格控制在3个月内，尽最大可能实现地震短临预测。

图1 滇西实验场主要活动断裂带和1992年以来M≥5.0地震分布图

在地震发生时间已确定的基础上，进一步利用地点判定原则和震级估算原则对发震地点和震级进行判定。

3 综合处理方法及地震综合判定量化指标

3.1 8条单项指标

1990年以来滇西实验场区前兆观测网点密集，开展了地下流体水氡、水汞、固体二氧化碳、地温和水质等测项和相关辅助测项的观测，积累了丰富的前兆观测资料。考虑各测项起始时间的一致性，本项研究所使用的资料的起始时间为1992年。选取滇西实验场区观测资料稳定、可靠、连续和映震效果通过R信度检验（对应M≥5.0地震）的8条单项前兆指标（表1和图2，图中上面的数字与表2中的编号相同）。

3.2 R信度检验

R信度检验是前兆异常指标置信水平为≥97.5%，符合数学信度水平检验。当前兆异常指标R实际计算值R实＞R理（R理可查表得知），说明此项前兆指标已通过R信度检验。计算方法见公式（1）和（2）。

表1 滇西实验场M≥5.0地震危险性综合判定量化指标预报效能参数表

前兆异常指标概括率、对应率、虚报率和漏报率计算方法见公式（1）、（3）、（4）和（5）。

图2 8条单项前兆指标变化图（图中上面的数字与表2中的编号相同）

3.3 综合处理数学模型

利用数学模型（6）式和（7）式对8条单项前兆异常指标进行综合计算处理，形成实验场区M≥5.0地震危险性综合判定量化指标。选用通过R检验的8条单项前兆异常指标异常台项数（Yi）作为基本参量，用相应权重（Wi）集成方法对其进行综合计算处理。综合概率为：

各参数的权重由对实际预报贡献大小决定：

式中，Ei用地震虚报率和漏报率之和表示。

3.4 地震危险性综合判定量化指标概率值（中期预测指标）

综合概率值达到预报阈值0.53时，其后6个月左右滇西实验场区存在发生M≥5.0地震的危险性（图3），而且一般对应两次5.0≤M＜6.0地震或1次M≥6.0地震，只有1996年和1997年丽江余震例外。综合指标漏报2001年7月21日楚雄5.3级地震、2009年宾川5.0级和2010年元谋5.1级地震（表2）。综合指标统计规定4个月内的地震视为一组地震。综合指标对应率15/19＝0.79，概括率为15/17＝0.88，R实＝0.405，R理＝0.247，R实＞R理。

表2 滇西实验场综合概率值和M≥5.0地震相关性统计表

图3 滇西实验场M≥5.0地震综合判定量化指标概率值（图中数字与表2中的编号相同）

1992年以来综合概率值对应M≥5.0地震15次，其中6次映震时间为3个月内，8次映震时间在6个月内，1次地震间隔时间长达6.2月。最短映震时间为0.3月，最长映震时间为6.2月，平均映震时间为3.4月。滇西实验场M≥5.0地震综合判定量化指标概率值对滇西实验场区M≥5.0地震6个月内中短期预测有较好的指导意义。

表2中，概率值达标时间为综合概率值达到预报阈值0.53的时间，概率值出现时间为8条单项前兆指标中所有异常指标在其有效预测时段内概率值总和出现时间。

4 地震分级预警模式（短临预测指标）

在长、中、短、临渐进式预报思路的指导下，滇西实验场地震危险性综合判定量化指标概率值——中期预测指标达标前题下，利用地震分级预警模式对地震发生时间进一步判定，尽可能缩短预测时间，使预测时间严格控制在3个月内，最终实现地震短临预测。

以下为地震分级预警模式的判定原则：

（1）综合概率值达指标，为黄色预警，为中短期预测阶段。滇西实验场区6个月内存在发生5级以上地震的危险性，但未达到起报阶段；

（2）综合概率值达指标（首要条件），同时8条指标异常中有一个水汞测项和一个固体二氧化碳测项达标（必要条件），为红色预警，为短临预测阶段。滇西实验场区3个月内存在发生5级以上地震的危险性，进入短临预测起报阶段，同时满足以上条件的时间为起报时间。

1992年以来同时满足以上条件共有19次，15次对应M≥5.0地震，对应率15/19＝0.79（表3）。其中5次映震时间在1个月内，5次映震时间在3个月内，5次映震时间为4个多月，平均映震时间为2.3个月。漏报2001年7月21日楚雄5.3级地震、2009年宾川5.0级和2010年元谋5.1级地震，概括率为15/17＝0.88，R实＝0.405，R理＝0.247，R实＞R理。统计规定4个月内的地震视为一组地震。滇西实验场M≥5.0地震综合判定量化方案对滇西实验场区M≥5.0地震3个月内短临预测有较好的指导意义。

5 地点判定原则

在地震危险性已经确定的基础上，即地震三要素之一——时间要素已经确定的前题下，进一步对地震发生地点进行研究判定。

中强以上地震发生前一段时间内会出现地震预释放过程，在空间图像上往往会出现小震有序分布，形成地震条带、地震围空等现象，或发生地震显著事件——调制地震、震群活动等。地震预释放过程为预测更大地震发生地点提供了线索和参考依据。

杨芬和付虹［3］的研究结果表明，1970年以来滇西北东条带共发生了31组5.0级以上地震，其中19组地震前存在围空、条带现象，所占比例为19/31＝61%。中强地震发生地点与地震前围空、条带展布区域密切相关，中强震就发生在地震前空区、条带的内部或边缘区域。因此，利用地震条带和围空可以对其后可能发生的中强地震的地点判定提供一定参考。

表3 滇西实验场综合概率值、水汞和固体二氧化碳达标时间与M≥5.0发震时间统计表

杨芬等［4］的研究结果表明，1972年1月1日以来研究区域内共发生了26组4.0～4.5级调制地震，其中有21组对应了中强以上地震，对应率为81%。中强震发震地点与4.0～4.5级调制地震发震地点相关性较好，最短相隔距离为15km，最长相隔距离为180km，平均相隔距离为85km。其中相隔距离在107km范围内的有1次，相隔距离在150km范围内的有20次。因此，对预测150km范围内M≥5.0地震危险地点有较好的指导意义。

杨芬等［3－4］的研究结果表明，小震地震条带、地震围空和调制地震等预释放过程对预测M≥5.0地震危险地点有较好的指导意义。以下为M≥5.0地震危险地点的判定原则：

（1）研究区域内存在地震条带，以地震条带端部、条带端部1/3处和条带交汇区域为参考地点；

（2）研究区域内存在地震围空，以围空区域及边缘区域为参考地点；

（3）研究区域内同时存在地震条带和围空，以地震条带和围空交汇区域为参考地点；

（4）研究区域一年半时间内有4.0～4.5级调制地震发生，以4.0～4.5级调制地震为中心，150km范围为参考地点，再结合前面的（1）、（2）和（3）缩小预测地点范围；

（5）研究区域一年内有前兆震群发生，以前兆震群为中心，150km范围为参考地点，再结合前面的（1）、（2）和（3）缩小预测地点范围。

6 震级判定原则

在地震危险性和地震危险地点已经确定的基础上，对震级进一步估算，尽最大可能实现地震三要素的短临预测。随着数字化测震技术的发展，一次地震能记录到多次破裂过程，如汶川8级地震是由多次7级地震破裂过程叠加而成。地震能量一定，但最终以多大主震震级形式释放，这与发震构造及其周边地质条件有关。因此，主震震级只给出估算震级是符合客观实际情况的。

以下为震级估算原则：

形成地震条带和围空的地震下限震级为M≤3.0，预测5.0～5.9级地震；形成地震条带和围空的地震下限震级为4.0≤M＜5.0，预测5.5～6.4级地震；形成地震条带和围空的地震下限震级为4.5≤M＜5.0，预测6.0～6.9级地震；形成地震条带和围空的地震下限震级为M≥5.0，预测6.5～7.5级地震。

7 讨论和结论

（1）选取滇西实验场1992年以来映震效果通过R信度检验的8条单项前兆指标，综合考虑单项前兆指标虚报率和漏报率对指标信度的影响，对单项前兆指标利用数学模型进行综合处理，预测效果明显提高。

（2）在长、中、短、临渐进式预报思路的指导下，利用分级预警模式分别建立了中短期和短临预测模型，短临预测时间严格控制在3个月内，尽最大可能实现地震短临预测。

地震分级预警模式的判定原则：① 综合概率值达指标，为黄色预警，为中短期预测阶段。滇西实验场区6个月内存在发生5级以上地震的危险性，但未达到起报阶段；② 综合概率值达指标（首要条件），同时8条指标异常中有一个水汞测项和一个固体二氧化碳测项达标（必要条件），为红色预警，为短临预测阶段。滇西实验场区3个月内存在发生5级以上地震的危险性，进入短临预测起报阶段，同时满足以上条件的时间为起报时间。

（3）综合预测方案不仅提高了地震短临预测信度，并提供了发震时间和地点判定原则及震级估算原则。综合预测方案具有较好的可操作性，可实时动态跟踪地震危险性，提供地震短临预测三要素。

（4）综合预测方案已运用于日常地震短临跟踪工作中，并取得了一定的预测效果。利用综合预测方案，对2011年6月20日和8月9日腾冲5.2级双震作出了地震三要素准确的短临预测（图4）。2011年6月15日填写的预测卡片意见：2011年6月16日至9月15日，① 以24.87°N，98.54°E为参考点，半径75km范围内存在发生5.0～5.9级地震危险性；② 以26.12°N，100.50°E为参考点，半径75km范围内存在发生5.0～5.9级地震危险性。

图4 滇西实验场2011年腾冲5.2级双震前地震短临预测卡片

（作者电子信箱，杨芬：yangfen710806＠sina.com）

［1］梅世蓉，冯德益，张国民，等.中国地震预报概论.北京：地震出版社，1993

［2］虢顺民，韩源，李祥根，等.滇西北地区活动断裂.北京：地震出版社，1990

［3］杨芬，付虹.滇西北东条带地震围空及条带与中强地震的时空关系.地震地磁观测与研究，2010，31（5）：7－12

［4］杨芬，金明培，赵家本.滇西实验场及邻区4级调制地震与中强地震的关系.国际地震动态，2007（4）：8－13

A dynamic tracing and comprehensive decision－making scheme for short－term and imminent earthquake prediction in the Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area（WYEPSA）

Yan Fen1），Wu Guohua2）
1）The Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area，Dali 671000，China
2）Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，China

By analyzing relationships between the observed precursory data and the earthquakes of M≥5.0since 1992in WYEPSA，we pick out 8one－item precursory indicators which can pass R－test，and compute their respective weights based on its＇false－report ratios and fail－to－report ratios.It is proposed a dynamic tracing and decision－making scheme for short－term and imminent earthquake prediction in the Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area（WYEPSA）based on a synthetic mathematical model in which each weight and corresponding ratio of 8indicators is taken into account.This comprehensive predicting scheme not only improves the time reliability of short－term and imminent earthquake prediction，but also provides the principles of circling the potential risk area and estimating magnitude of predicted earthquake.Using this scheme we grade earthquake prediction into two models which are medium－term （within 6months），short－term or imminent （within 3 months）.Short－term or imminent prediction is realized as far as possible by this scheme.The scheme is easy to operate and can perform dynamic tracing.It can also provide three elements of the short－term or imminent earthquake prediction.

short－term or imminent earthquake prediction；three elements of an earthquake；grading warning；comprehensive prediction

P315.75；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2012.12.006

2011－10－14；

2012－01－10。