基于多手段异常结果的地震综合概率预测

窦喜英王恩利张丽琼李敏娟马海萍

1）中国甘肃730000 兰州石化职业技术学院

2）中国兰州730020 中石油勘探开发研究院西北分院

3）中国兰州730000 甘肃省地震局

地震综合预测是，根据地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种分析手段，与前兆信息监测所进行的现代防震减灾研究。最初的综合预测方法主要以预报经验的数学化统计为主，主要包含测震学、地壳形变学、地磁地电、地下流体等4 种学科的预测方法，以及衍生出的，如综合概率法、模糊聚类、模式识别、专家系统以及模糊综合判定等分析方法。

随着计算机科学等领域的发展，大规模数值计算的普及，不同方法和理论出现相互融合和多学科交叉，衍生出许多新方法及应用，实现相互补充，可以更有力地表示预测结果，并解决实际问题。朱令人等（1994；1995）利用投影寻踪回归方法进行地震综合预测研究，获得广泛应用，但存在一定局限性；武安绪（2009）基于粒子群优化算法与厄密特多项式，构建投影寻踪回归模型，在实际地震综合预测建模中取得满意效果。BP 神经网络能较好反映震前异常与未来地震震级和发震时间的较强非线性关系，为此，王炜等（1999）将BP 神经网络（误差反向传播神经网络模型与算法）运用于地震综合预报，以提高地震综合预测精度；陈以（2011）提出SOM-RBF 组合人工神经网络法、聂仙娥（2011）提出RBF-BP 组合方法，进行地震综合预报。周翠英（2001）据其自行研制的基于多项地震学参数综合预测方法中的指标帅选法及规则，提取了相应的强震地震学综合预测指标，由此给出适用于中国大陆地区强地震的综合预测方法。蒋淳和汪翠枝建立了强震危险区可拓方法综合预测模型用于强震危险区综合预测，但强震位置确定需结合历史地震的区域特征、活动构造分布及前兆异常分布特征进行综合分析。王炜（2005，2006a，2006b）基于地震活动参数，引入支持向量机方法，建立地震前兆综合预测模型，探索地震统计综合预测的新途径。其他学者（李志雄，2007a，2007b；武安绪，2008；卫定军，2014）将该方法用于中国其他地区的地震预测。杨柳（2013）利用粗糙集理论，对地震前兆异常属性进行约简，进而对地震震级进行推理分类，可在一定程度上实现地震前兆综合预测；周发仁和余怀中（2016）将图像信息法、加卸载响应比、态矢量、矩张量加速释放4 种前兆方法适当组合，从时空2 个维度对未来地震危险区进行综合预测，更加明确地评估危险区内未来地震发生的趋势。王芃等（2019）基于川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料，使用ward（1994）提出的地震破裂预测模型，计算了川滇地区及周边不同震级地震的长期发生率，给出了未来30 年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率分布，并与前人结果（M7 专项组，2012）进行对比，讨论了结果异同的原因。

综上所述，基于经验数学化统计的综合预测方法，和随着计算机的普及、发展而伴随出现的地震预测技术，对未来地震震级或地震危险区均有较好的预测效果，但作为一级地震预报决策者的省地震局而言，在震情会商会上，除了4 大学科异常给出的地震预测意见，还包含具有较好预测效能的其他交叉学科预测方法得出的预测意见，数目众多，且可能会相互矛盾，在地震预测决策中所占权重也有所不同，故必须进行综合判断。而在会商会中进行综合决策时，一般采用模糊的经验性加权判断。这种传统预测方法具有一定局限性，既无直观性又可能产生区域危险判定的偏差，难以推广普及。因此，有必要探索一种较为合理的综合预测方法，将经验预测进行一定程度的量化处理，使预测结果更科学而直观。基于此，鉴于6.5 级以下地震发生具有一定的随机性，考虑到甘肃地区构造背景复杂，中强地震发生频率相对较高，可以综合甘肃定点地球物理观测、测震学、跨断层、流动重力、流动地磁、大震空段等多手段异常给出的预测结果，尝试进行地震危险性综合概率计算，初探甘肃地区未来5—6.4 级地震和6.5 级以上地震发生的危险区域和震级大小，进而对甘肃省震情跟踪进行有效地服务。