Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно стабильных кластеров тревог

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно стабильных кластеров тревог"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Международный институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики

На правах рукописи

РОМАШКОВА Леонтина Леонтьевна

СРЕДНЕСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННО СТАБИЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ ТРЕВОГ

Специальность 25.00.10 - «Геофизика, геофизические методы поиска полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Международном институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской Академии наук (МНТП РАН), г. Москва.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Кособоков Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Молчан Георгий Моисеевич

кандидат физико-математических наук Смирнов Владимир Борисович

Ведущая организация:

Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Защита состоится декабря 2004 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 002.118.01 в Международном институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН по адресу: 117556 Москва, Варшавское шоссе, д. 79, корп. 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТП РАН. Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.118.01, кандидат физико-математических

П.Н. Шебалин

2>0РЬ~Ч

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Многочисленные проявления катастрофической природы землетрясений известны человечеству на протяжении всей его истории. Увеличение населения Земли, распространение объектов повышенной опасности в сейсмоактивных регионах привело к тому, что уязвимость человечества от этих стихийных бедствий за последнее столетие существенно возросла. В современном мире разрушительный эффект от возможного сильного землетрясения может на много порядков превзойти все известные в истории прецеденты. К сожалению, экономическое положение современного общества не достигло того уровня, когда затраты на антисейсмическое строительство новых объектов и поддержание уже имеющихся могли бы производиться из расчета предельной интенсивности сотрясения на данной территории. В такой ситуации несомненное значение приобретает прогноз землетрясений, принимающий во внимание фактор времени. Он позволяет последовательно сокращать пространственную область, магнитудный диапазон и период ожидания сильного землетрясений. В целом, прогноз землетрясений открывает дополнительные возможности для уменьшения ущерба от землетрясений путем выбора наиболее эффективного сочетания защитных мероприятий и своевременного принятия мер предупреждающего характера.

Цель исследования - разработка и тестирование новой методики среднесрочного прогноза землетрясений, алгоритма Ы88. Суть методики состоит в пространственной стабилизации прогноза, получаемого при помощи алгоритма М8 (Кейлис-Борок и Кособоков, 1986). Цель стабилизации - увеличение надежности и устойчивости диагностики периодов повышенной вероятности возникновения сильных землетрясений и, по возможности, сокращение суммарного пространственно временного объема тревог.

Задачи.

Цель работы определила постановку следующих задач:

- Исследование возможности пространственной стабилизации прогнозов, получаемых при помощи алгоритма М8.

- Разработка алгоритма, реализующего методику стабилизации диагностики по алгоритму М8 {алгоритм Ы88).

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетерб^рг /¡/V ОЭ ш^чуро 2

- Проверка алгоритма М88 на устойчивость по отношению к вариациям свободных параметров.

- Испытание алгоритма М88 как основы для прогноза сильнейших землетрясений мира (проводилось на данных по территории Тихоокеанского сейсмического пояса).

- Испытание алгоритма М88 как основы для прогноза землетрясений умеренных магнитуд (проводилось на данных по территориям Италии и Калифорнии).

- Сравнение результатов прогноза по алгоритмам М88 и М8.

Источники данных. В работе использованы опубликованные и доступные в реальном времени каталоги землетрясений ведущих глобальных и региональных сейсмологических агентств.

Основные результаты работы, выносимые на защиту- Разработана принципиально новая пространственно стабилизированная схема применения алгоритма среднесрочного прогноза землетрясений М8 - алгоритм М88.

- Показано, что применение алгоритма М88 для прогноза сильнейших землетрясений мира на территории Тихоокеанского сейсмического пояса обеспечивает повышение надежности и стабильности прогноза по сравнению с алгоритмом М8 при заметном сокращении общего пространственно временного объема тревог.

- На примере Италии и Калифорнии показано, что алгоритм М88 может эффективно применяться для прогноза землетрясений в нескольких последовательных диапазонах магнитуд вплоть до магнитуды 5.5.

Научная новизна- Разработан оригинальный алгоритм М8$ для целей среднесрочного прогноза землетрясений. Алгоритм обладает следующими преимуществами по сравнению с алгоритмом М8, на котором он базируется: большей пространственной стабильностью и надежностью диагностики, меньшим пространственно временным объемом тревог при прогнозе сильнейших землетрясений мира. Осуществлен успешный мониторинг при помощи алгоритма М88 землетрясений средней силы в регионах Италия, Центральная и Южная Калифорния.

Практическая значимость. Предлагаемый алгоритм М88 обеспечивает надежный и стабильный среднесрочный прогноз землетрясений из диапазона порядка половины единицы магнитуды

на территорию, превышающую размер очага прогнозируемого события в несколько раз, и на период времени в несколько лет. Такая точность прогноза не является идеальной, но уже позволяет осуществлять ряд сейсмозащитных и профилактических мероприятий, направленных на уменьшение гуманитарных и материальных потерь от возможного сильного землетрясения (разработка сценариев действия медицинских и спасательных служб, проведение разъяснительной работы среди населения, учения гражданской обороны). В январе 2002 года был начат совместный российско-итальянский эксперимент по прогнозу в реальном времени при помощи алгоритма M8S землетрясений Италии в трех последовательных диапазонах магнитуд. Алгоритм M8S может быть использован для оценки текущей сейсмической опасности в сейсмоактивных районах Российской Федерации и, в частности, уже применяется для этой цели на Камчатке и Курильских островах.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научных семинарах Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики (Москва, 2001, 2002); были представлены на международных научных конференциях, в том числе на 27 Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Сообщества (Ницца, Франция -2002), на Осеннем Собрании Американского Геофизического Союза (Сан-Франциско, Калифорния - 2002), на Совместной Ассамблее Европейского Геофизического Сообщества, Американского и Европейского Геофизических Союзов (Ницца, Франция - 2003), на 23 Генеральной Ассамблее Международного Союза по Геодезии и Геофизике (Саппоро, Япония - 2003), на Ассамблее Европейского Геофизического Союза (Ницца, Франция - 2004).

Основные результаты работы по теме диссертации изложены в 12 публикациях, в том числе в 7 статьях в реферируемых международных и Российских журналах, включая Доклады Российской Академии наук.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 102 страниц машинописного текста, содержит 14 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 145 наименований.

Выполнение работы. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором в ходе работы в должности младшего научного сотрудника Международного института теории прогноза

землетрясений и математической геофизики РАН в период 19932004 гг. Диссертация составляет часть исследований по теме «Применение современной нелинейной динамики для исследования движений литосферы в масштабе времени: годы и менее, создание на этой основе теоретической базы для разработки методов прогноза землетрясений» и выполнялась при поддержке грантов МНТЦ-1538-00, INTAS-01-0748, Фонда Джеймса МакДоннелла (the 21st Century Collaborative Activity Award for Studying Complex Systems, project "Understanding and Prediction of Critical Transitions in Complex Systems"), гранта Президента РФ НШ-1269.2003.5 и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 13 "Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы".

Автор глубоко признателен своему научному руководителю В.Г. Кособокову за постоянное внимание и помощь при выполнении работы. Автор выражает искреннюю благодарность академику В.И. Кейлис-Бороку за переданный научный опыт, постоянное доброжелательное отношение и плодотворные обсуждения по теме исследований. Автор также благодарен всем сотрудникам института за дружеское внимание, поддержку и полезные обсуждения во время работы над диссертацией.

Основное содержание работы

Введение. В этом разделе обсуждается важность решения задач прогноза землетрясений для уменьшения возможных гуманитарных и экономических потерь от этих стихийных бедствий, обосновывается актуальность исследований по данной теме, формулируются цели и задачи диссертационного исследования, перечисляются основные защищаемые положения работы. Введение завершается изложением структуры и краткого содержания диссертационной работы.

Глава 1. Проблема прогноза землетрясений. Глава посвящена современному состоянию проблемы прогноза землетрясений. Здесь обсуждается вопрос о принципиальной возможности прогноза землетрясений, дается обзор подходов к этой задаче, отмечаются положительные стороны и сложности, возникающие в исследованиях по данной теме. Подчеркивается важность обобщения многочисленных наблюдений и исследований в этой области в формализованные воспроизводимые методики, допускающие независимую верификацию и мониторинг в реальном времени.

Разнообразие подходов к проблеме прогноза землетрясений с одной стороны способствует глубокому и всестороннему анализу процессов подготовки сильных землетрясений, а с другой -порождает сложности, связанные с множеством допускаемых определений и не вполне устоявшейся терминологией. Так, например, под прогнозом землетрясения разные авторы понимают как непосредственное утверждение о возможности его возникновения, так и различные оценки условной вероятности, оценки сейсмического риска и так далее. Каждый из этих подходов имеет право на существование, может применяться в соответствии со стоящими конкретными задачами и предполагает как различные защитные и предупредительные мероприятия, так и различные способы оценки эффективности прогнозов.

Понятие прогноза землетрясений, используемое в данной диссертации, означает указание магнитудного диапазона предстоящего землетрясения, а также пространственной области и временного интервала, внутри которых оно может произойти. Такое определение предполагает детерминированность и воспроизводимость прогноза, а также возможность однозначной классификации результата как успеха или неудачи.

Прогноз не рассматривается в работе исключительно как абсолютно точное предсказание места предстоящего события в пределах нескольких часов или суток. Такая постановка чрезвычайно осложняет задачу и, возможно, делает ее принципиально неразрешимой. Проблема прогноза землетрясений представляется как последовательное, пошаговое уменьшение пространственной, временной и магнитудной неопределенности ожидаемого события начиная со стадии бессрочного прогноза мест возможного возникновения землетрясений определенного магнитудного диапазона и заканчивая краткосрочным или непосредственным прогнозом. Иерархическая природа землетрясений предполагает прогноз их силы с точностью порядка единицы магнитуды, так как согласно закону повторяемости Гутенберга-Рихтера, при большей неопределенности магнитуды ожидаемого землетрясения общая статистика успехов и/или неудач фактически определяется наиболее многочисленными событиями из нижней части диапазона.

Вопрос о принципиальной возможности прогноза землетрясений является одним из наиболее острых вопросов современной сейсмологии. Он может быть сформулирован так: возможно ли создание воспроизводимых методик прогноза, дающих результаты, статистически значимо отличающиеся от случайных?. Результаты, полученные при тестировании в реальном времени во многих

регионах мира серии алгоритмов прогноза (М8 - Кейлис-Борок и Кособоков, 1986; MSc - Kossobokov et. al., 1990; CN - Keilis-Borok & Rotwain, 1990; SSE - Воробьева и Левшина, 1994, и др.), дают основания для положительного ответа на поставленный вопрос. Перечисленные алгоритмы прогноза объединяет общий подход к проблеме прогноза землетрясений, который основан на представлении о литосфере Земли как о сложной нелинейной динамической системе и опирается на математические методы распознавания образов.

Особое внимание в Главе 1 уделяется общей концепции литосферы, как сложной иерархической динамической системы объемов и блоков (Садовский и др., 1982, Keilis-Borok, 1990). Отмечается, что в динамике литосферы, возможно, существует целый спектр стационарных состояний. Переход из одного стационарного состояния в другое может реализовываться как через катастрофу - сильное землетрясение, так и без нее. Не существует точных уравнений, описывающих поведение такой сложной динамической системы, каковой является литосфера, и детальное предсказание ее поведения в принципе невозможно. Тем не менее, возможно предсказание экстремальных катастрофических событий, если исследовать систему в целом на основании анализа поведения осредненных параметров.

Приближение динамической системы к критической точке характеризуется появлением ряда предвестниковых симптомов, таких, например, как возрастание сейсмической активности, возрастание кластеризации событий во времени и пространстве, возрастание пространственной и временной иррегулярности, изменение в магнитудном распределении землетрясений и другие. Среднее время проявления таких симптомов составляет от года до нескольких лет, область их формирования может на порядок и более превышать линейный размер готовящегося события. Важным свойством предвестниковых симптомов, рассматриваемых после соответствующего осреднения, является подобие их проявления в разнообразных тектонических средах и в различных диапазонах магнитуд. Это подобие имеет естественные ограничения и исчезает, уступая место региональным вариациям, при уменьшении пространственно-временного масштаба рассмотрения.

Предвестниковые явления различных типов могут быть формально представлены в виде временного изменения некоторых количественных характеристик или мер сейсмического потока и использованы затем для прогноза землетрясений. Приводятся примеры применения таких предвестников. Отмечается, что имеющиеся на сегодня объемы сейсмических данных не позволяют

б

пока делать выводы о статистической значимости известных предвестников землетрясений в каком-либо отдельно взятом регионе. Оценка значимости предвестника становится возможной лишь путем интегрального привлечения данных о результатах его применения во многих регионах мира.

Хотя одним из симптомов приближения динамической системы к катастрофе является возрастание корреляции различных ее компонент, сложно ожидать, что существует (и когда-нибудь будет найден) единственный универсальный «управляющий» параметр, контролирующий процесс подготовки сильного землетрясения. Меры, используемые для описания предвестниковых явлений, как правило, коррелированы между собой, в силу самого их определения. Многообразие их обусловлено, в частности, тем, что процесс подготовки сильного землетрясения может проявляться по-разному в разных временных, пространственных и магнитудных масштабах. Кроме того, в условиях отсутствия адекватной теории, сложности и иерархичности процессов, происходящих в Земле, использование набора предвестников представляется более надежным и оправданным, нежели применение одного «универсального» признака.

Глава 2. Алгоритм М88. В Главе представлена новая методика среднесрочного прогноза землетрясений, алгоритм M8S, обеспечивающая прогноз на территорию размером в несколько очагов прогнозируемого события, на диапазон магнитуд порядка единицы и на период времени в несколько лет. Суть алгоритма М88 состоит в пространственной стабилизации прогноза, получаемого при помощи алгоритма М8 (Кейлис-Борок и Кособоков, 1986), направленной на повышение устойчивости диагностики и устранение недостаточно обоснованных тревог.

Лежащий в основе М88 алгоритм М8 был разработан в 80-х годах прошлого столетия в результате ретроспективного анализа динамики сейсмической активности перед сильнейшими землетрясениями мира. Он базируется на представлении о литосфере, как о сложной иерархической динамической системе, и опирается на математические методы распознавания образов при идентификации Периодов Повышенной Вероятности (ППВ) сильных землетрясений. Алгоритм М8 количественно анализирует временное поведение серии интегральных характеристик сейсмического потока. Этими характеристиками являются -сейсмическая активность, отклонение сейсмической активности от ее долговременного тренда, концентрация очагов и группирование землетрясений. Тревога объявляется в момент, когда большинство

функций принимают свои аномально большие значения. Исследование ведется в круговых областях, радиус R которых однозначно определяется магнитудой Мо ожидаемого землетрясения. Глобальный тест алгоритма М8, ведущийся в реальном времени с 1992 года, продемонстрировал его высокую эффективность при прогнозе сильнейших землетрясений мира.

Алгоритм М8 является полностью воспроизводимой автоматической процедурой. Все параметры алгоритма, в том числе и набор характеристик, выбраны и зафиксированы на этапе разработки методики. Возможность работы в нескольких диапазонах магнитуд и в регионах с разным уровнем сейсмической активности обеспечивается путем нормализации его внутренних параметров.

Единственным внешним параметром алгоритма М8 является положение областей исследования. В практике применения алгоритма М8 принято правило, согласно которому круги исследования располагаются вдоль оси сейсмического пояса примерно с трехкратным перекрытием таким образом, чтобы покрывать всю сейсмически активную территорию региона. Такой метод расположения кругов в пространстве не является строгим и оставляет достаточно свободы при практической реализации. При этом возникает два важных вопроса:

1) Как именно расставлять круги исследования в конкретном регионе?

2) На сколько полученный прогноз стабилен по отношению к изменению положения кругов исследования?

Для изучения вопроса о пространственной устойчивости прогноза по алгоритму М8 был проведен эксперимент на данных по территории Италии по одновременному применению алгоритма во множестве кругов исследования, расставленных в узлах частой пространственной сетки, покрывающей всю территорию исследования. Эксперимент показал, что прогноз всех сильнейших землетрясений Италии обеспечивается достаточно большими и пространственно стабильными кластерами тревог алгоритма М8. Кроме того, в процессе мониторинга имели место отдельные изолированные в пространстве и времени тревоги (или небольшие группы тревог), не подтвердившиеся впоследствии сильными событиями.

На основании всего вышеизложенного автором была разработана принципиально новая пространственно стабилизированная схема применения алгоритма М8, алгоритм M8S, которая, основываясь на естественном распределении фоновой сейсмичности, позволяет минимизировать субъективизм при выборе областей исследования и,

одновременно, увеличить надежность и пространственную устойчивость прогноза.

Алгоритм M8S состоит из следующих шагов:

1. Территория исследования сканируется кругами малого радиуса расставленными в узлах регулярной пространственной сетки с шагом 5. Находятся все сейсмически активные узлы - центры кругов, среднегодовой уровень активности в которых превышает заданный порог а. Малоактивные узлы исключаются из рассмотрения.

2. Исключаются из рассмотрения узлы сетки, в окрестности которых сейсмических данных недостаточно для применения алгоритма М8 в кругах с центрами в данных узлах, после чего удаляются оставшиеся изолированные узлы и пары узлов.

3. Алгоритм М8 применяется в стандартных кругах исследования радиуса Я, с центрами в оставшихся узлах сетки.

4. Из набора получившихся тревог алгоритма М8 оставляются только те, которые удовлетворяют следующему условию кластеризации - тревога в круге подтверждается, если «большинство» рассмотренных кругов М8 с центрами в соседних узлах сетки также находятся в состоянии тревоги. Параметр «большинства» п определяется как некоторый % от оставшихся в рассмотрении соседних узлов сетки из квадрата 3x3, с центром в исследуемом круге.

Таким образом, суть алгоритма M8S состоит в многократном применении алгоритма М8 в кругах исследования, расставленных в узлах частой пространственной сетки по всей сейсмически активной территории региона. Тревога в отдельном круге изначально рассматривается как ненадежно определенная или случайная, и только достаточно большие, пространственно устойчивые кластеры тревог формируют финальную область ожидания сильного землетрясения - тревогу M8S. Работа алгоритма M8S проиллюстрирована на рисунке 1 на примере региона Италии.

В алгоритме M8S зафиксированы следующие значения свободных параметров: радиус малого круга км,

пространственный шаг сетки - линейный размер очага

прогнозируемого землетрясения), параметр кластеризации л=75% от всех сейсмически активных узлов сетки из квадрата 3x3 с центром в исследуемом узле. Порог интенсивности а зависит от сейсмической активности региона и от нижнего магнитудного порога используемого каталога. Для Италии этот параметр фиксируется на

величине а=03 год-1 основных толчков с магнитудой М>М=3.0 (М-нижний магнитудный порог каталога), для других регионов параметр а пересчитывается, исходя из закона повторяемости землетрясений с М>М.

Рисунок 1. Иллюстрация работы алгоритма М88 в Италии, Мо=6.5.

Кружками (как светлыми, так и темными) показаны узлы пространственной сетки, выделенные новой схемой на 01.01.2001 и использованные в качестве центров кругов исследования алгоритма М8: а) темные кружки - все центры кругов, в которых алгоритм М8 объявил тревогу; б) темные кружки - центры кругов, оставшихся с состоянии тревоги после выполнения процедуры выбора кластеров тревог.

Проверка устойчивости алгоритма М88 по отношению к изменению свободных параметров проводилась на данных по территории Италии в двух диапазонах магнитуд: Рассматривались различные способы определения шага пространственной сетки s, и различные значения параметра п, определяющего «большинство» в условии кластеризации тревог. Параметры, отвечающие за выделение сейсмически активной территории (г и а), были зафиксированы на величинах, позволяющих выделить достаточно четкую структуру сейсмических поясов на всей исследуемой территории. Оптимизация по этим параметрам не проводилась. Вариации значений параметров s и п составляли до 35%. Эксперименты продемонстрировали высокую устойчивость алгоритма М88 по отношению к изменению его свободных параметров: соотношение числа предсказанных и пропущенных землетрясений во всех тестах постоянно, отличие в

а

Ь

величине пространственно-временного объема тревог не превышает нескольких процентов.

Глава 3. Прогноз сильнейших землетрясений мира по алгоритму M8S. В данной главе представляется эксперимент по ретроспективному применению алгоритма М88 для прогноза сильнейших землетрясений, Мо=8.0. Целями эксперимента являлось: 1) тестирование алгоритма М88 как методики пространственно стабилизированного прогноза сильнейших землетрясений мира, 2) исследование пространственной устойчивости прогнозов, полученных в рамках Глобального теста алгоритма М8. Эксперимент проводился на территории семи регионов Тихоокеанского сейсмического пояса, показанных на рисунке 2.

120 180 -120 -60

Рисунок 2. Регионы Тихоокеанского сейсмического пояса (вьщелены на карте), в которых тестировался алгоритм М8&

Использовались данные каталога КЕЮ. Ретроспективно моделировался эксперимент по прогнозу вперед для Мо=8.О. Так же, как и в Глобальном тесте, расчеты по алгоритму М88 относились к периодам, оканчивающимся через каждые полгода с января 1985 года по январь 2004 года. Результаты применения алгоритма М88 на территории Тихоокеанского сейсмического пояса, а также их сравнение с результатами Глобального теста алгоритма М8 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение результатов работы алгоритмов М88 и М8 на территории Тихоокеанского сейсмического пояса, Мо=8.О.

Регион Всего Прогноз М8/М8Э Пр.-вр. объем тревоги, % М8 М8в Отношение

Тонго - Нов. Зеландия 2 2 90 75 1.2

Юго-Вост. Азия 3 2 39 22 1.8

Камчатка - Курилы -Япония - Бонины 3 2 38 29 1.3

Алеуты -Аляска 1 0 14 7 2.0

Запад США 0 0 6 4 1.5

Центр. Америка 1 1/0 14 4 3.5

Южн. Америка 1 0 29 6 4.8

В целом: 11 7/6 38 25 1.5

Из таблицы следует, что наборы предсказанных и пропущенных землетрясений в этих двух экспериментах практически совпадают. Использование алгоритма М88 обеспечивает значительное, от 1.2 до 4.8 раз, сокращение пространственно-временного объема тревоги по сравнению с алгоритмом М8. Тот факт, что все, кроме одного, сильнейшие землетрясения, предсказанные по алгоритму М8, предсказываются также и по алгоритму М88, говорит в пользу высокой пространственно-временной стабильности диагностики по М8 и косвенно опровергает гипотезу случайного прогноза. Исключение составляет Мексиканское землетрясение 19.09.1985. Круг из Глобального теста М8, давший прогноз на это событие, является единичным и не подтверждается наличием большого кластера тревог. Отсутствие новых, по сравнению с М8, успехов говорит об отсутствии «случайных» пропусков цели в алгоритме М8, т.е. пропусков событий, которые ассоциируются, тем не менее, с хорошо сформированными областями их подготовки.

На рисунке 3 показано пространственно-временное распределение тревог, полученных по алгоритмам М8 и М88 в 19852003 гг. на западе Тихого океана для М0=8.0. Видно, что распределения тревог в двух тестируемых алгоритмах в целом похожи. Уменьшение объема тревог в алгоритме М88 достигается, главным образом, за счет уменьшения их продолжительности, а также за счет сокращения числа ложных тревог.

м8 М85

• «( I'И>1Г I > й й Л N1 40 Я К » 91 9 М 97 М 99 К » К I

•*М17М»»»»»ИИК*ГЧЯПШ1 Ю Ч |>М17МММ11НК11»М>4Й*1* X О

Рисунок 3. Пространственно-временное распределение тревог алгоритмов М8 и M8S в 1985-2003 годах, Мо=8О, для регионов запада Тихого океана В качестве пространственной координаты берется расстояние вдоль оси пояса Звездочками в кружках отмечены сильнейшие землетрясения, произошедшие за это время Слева показаны регионы и центры кругов исследования, используемых в глобальном тесте алгоритма М8

Динамика развития тревоги по алгоритму M8S проиллюстрирована на рисунке 4 на примере участка Бонин-Марианского желоба, где 8 августа 1993 года произошло землетрясение с магнитудой 8 2. Диагностика приведена на момент работы алгоритма M8S, предшествующий процедуре выбора «достаточно больших» кластеров тревог. Можно видеть, что первые 2 5 года в регионе присутствует лишь несколько тревог в отдельных кругах исследования. Все они рассматриваются алгоритмом M8S как «случайные» и исключаются из финальной области тревоги Начиная с 01.01.1991, в регионе появляется большой и устойчивый во времени кластер тревог, который формирует область тревоги по алгоритму M8S. Эта тревога «накрывает» эпицентр Гуамского землетрясения, произошедшего 2.5 года спустя после ее объявления Тревога длится еще 2.5 года и 01.01.1996 полностью исчезает. Отметим, что после 1995 года и вплоть до конца 2003 года в регионе

не было отмечено ни одного, даже единичного, круга исследования в состоянии тревоги по алгоритму М8 и, одновременно, не произошло ни одного сильного землетрясения.

Рисунок 3. Динамика формирования области тревоги по алгоритму М88 на участке Бонин-Марианского желоба, показанная в последовательные полугодовые периоды времени, с 01.07.1988 (за 5 лет до сильнейшего события) по 01.01.1996 Кружками, светлыми и темными, показаны все центры кругов исследования алгоритма М88, черные кружки соответствуют центрам кругов исследования, в которых алгоритм М8 объявил тревогу. Звездочкой отмечено землетрясение 08 08.1993, М=8.2. Диагностика приведена на момент работы алгоритма М88, предшествующий процедуре выбора «достаточно больших» кластеров тревог.

Таким образом, применением алгоритма М88:

а) Положительно решается задача стабилизации прогноза сильнейших землетрясений Тихоокеанского сейсмического пояса. За период с 1985 по 2003 годы предсказано 6 из 11 землетрясений, пространственно временной объем тревог в целом составил 25%. По сравнению с алгоритмом М8, достигнуто сокращение пространственно-временного объема тревог в среднем в 1.5 раза при одном дополнительном пропуске цели.

б) Подтверждается высокая пространственная стабильность прогнозов, полученных в рамках Глобального теста алгоритма М8.

Глава 4. Тестирование алгоритма М88 в регионах для прогноза землетрясений умеренных магнитуд. Может ли алгоритм М8, разработанный для прогноза сильнейших землетрясений мира, применяться для прогноза землетрясений умеренных магнитуд? Возможность работы в различных диапазонах магнитуд обеспечивается в алгоритме М8 путем автоматической нормализации его внутренних параметров. С другой стороны известно, что сейсмический поток представляет собой совокупность иерархических процессов подготовки и возникновения землетрясений разного масштаба, взаимно влияющих друг на друга. Сильнейшие землетрясения мира являются уникальными событиями. Прогноз их базируется на выявлении глобальных закономерностей в поведении всего сейсмического потока на окружающей территории. Прогноз землетрясений меньших магнитуд задача гораздо более сложная. Он зависит от того, что происходит с землетрясениями, как на низших, так и на более высоких ступенях иерархии.

Однако, землетрясения с магнитудой 8.0 и выше происходят в мире довольно редко - примерно раз в один-два года. Для отдельно взятого региона частота повторяемости таких землетрясений еще меньше. Это позволяет надеяться, что алгоритмы М8 и М88, хорошо продемонстрировавшие себя при прогнозе сильнейших землетрясений мира, могут оказаться полезными и для прогноза землетрясений более низких магнитуд на отдельно взятых территориях. Устойчивость и эффективность прогноза при этом зависит от того, насколько исследуемая территория в данный момент времени подвержена влиянию процессов подготовки более сильных землетрясений.

В главе 4 описываются эксперименты по применению алгоритма М88 на территориях Италии и Калифорнии для прогноза землетрясений умеренных магнитуд.

В Италии был использован региональный каталог землетрясений, применялась модифицированная версия алгоритма М8 с пониженными порогами среднегодовой сейсмической активности в круге (3 и 6 основных толчка в круге в год для Мо=6.5 и 2 и 4 для Мо=6.О вместо стандартных для алгоритма М8 значений 10 и 20). Ретроспективно моделировался эксперимент по прогнозу вперед в трех последовательных диапазонах магнитуд: Мо=6.5, Мо=6.О и Мо=5.5 с 1972 по 2001 годы. Пространственно временной объем тревог для этих трех экспериментов составил 36%, 40% и 39% соответственно.

Всего предсказано 12 событий из 18, в том числе оба сильнейших землетрясения (рис.4). Из двух землетрясений диапазона Мо=6.О, произошедших с разницей по времени в полгода, одно пропущено, второе предсказано. Отметим, что пропущенное событие произошло в области тревоги более низкого магнитудного диапазона.

Рисунок 4. Ретроспективный прогноз землетрясений на территории Италии по алгоритму М88. Ы0=6.5: а) землетрясение Фриули 05.06.1976, М-6 5; б) землетрясение Ирпиния 23.11.1980, М=6.7. М0=6.О: в) землетрясения Бовек 12 04.1998, М=6 0 и Ассизи 26 09.1997, М=6А. Пространственное объединение всех кругов (как светлых так и темных) является территорией исследования алгоритма. Круги, находившиеся в состоянии тревоги на момент сильного землетрясения, закрашены темно-серым цветом.

Сравнение результатов алгоритма М88 с результатами прошлых применений алгоритма М8 в Италии (Мо=6.5 и Мо=6.О) показало, что набор предсказанных событий сохраняется. Вариации пространственно-временного объема тревог лежат в пределах нескольких процентов. На основании этого можно сделать вывод, что это повышение надежности и стабильности прогноза в алгоритме М88 достигается без существенных потерь в его эффективности.

В январе 2002 года был начат совместный российско-итальянский эксперимент по прогнозу в реальном времени землетрясений с магнитудой 5.5 и выше по алгоритму М88. За это время на территории исследования не произошло ни одного землетрясения с магнитудой 6.0 и выше. В то же время имело место 7 землетрясений с магнитудами 5.5 < М < 6.0. Три из них были предсказаны и четыре пропущены. Пространственно временной объем тревог составил 25%. Очевидно, что промежуток времени менее чем в два года недостаточен для оценки эффективности прогноза. Отметим лишь, что все три области тревоги, объявленные алгоритмом М88 с момента начала мониторинга, последовательно подтвердились тремя произошедшими сильными землетрясениями.

Среди пропущенных событий два произошли вблизи границ территории исследования, причем одно из них глубокое.

Алгоритм M8S с параметрами, зафиксированными по результатам анализа сейсмичности Италии, был протестирован на данных по территории Центральной и Южной Калифорнии в двух последовательных магнитудных диапазонах: Предсказано 5 из 6 землетрясений, пространственно временной объем тревог составил 24-27%.

Результаты для Италии и Калифорнии суммированы в таблице 2.

Таблица 2. Результаты ретроспективного тестирования алгоритма M8S в

Таким образом, тестирование алгоритма M8S на данных по территориям Италии и Калифорнии показало, что алгоритм M8S может эффективно применяться для иерархического прогноза землетрясений в нескольких последовательных диапазонах магнитуд вплоть до магнитуды 5.5. Отметим, что в случае Италии схема стабилизации базировалась на модификации алгоритма М8, работающей с существенно меньшей статистикой землетрясений в круге исследования, чем его оригинальная версия.

Заключение. Автором разработана принципиально новая схема применения алгоритма М8 - алгоритм Ы88. Этот алгоритм минимизирует субъективизм при выборе положения областей исследования и, одновременно, увеличивает надежность диагностики периодов повышенной вероятности сильных землетрясений.

Показано, что алгоритм M8S устойчив по отношению к изменениям его свободных параметров: при значительных вариациях параметров (до 35%) эффективность диагностики сильных землетрясений практически не меняется. Это достигается за счет использования в алгоритме кластерного подхода при выделении областей тревог.

На примере прогноза сильнейших землетрясений мира показано, что алгоритм М88, сохраняя прогностическую силу алгоритма М8, сокращает общий пространственно временной объем тревог в 1.5 раза.

На примере Италии и Калифорнии показано, что алгоритм М88 может эффективно применяться для прогноза не только сильнейших землетрясений мира, но и сейсмических событий средней силы (вплоть до магнитуды 5.5).

Предложенная в работе схема пространственной стабилизации прогноза может быть полезна для повышения надежности не только М8, но и других алгоритмов, работающих в перекрывающихся областях исследования.

Список основных публикаций по теме диссертации.

1. Romachkova, L.L., V.G. Kossobokov, G.F. Panza, and G. Costa, 1998. Intermediate-term prediction of earthquakes in Italy: Algorithm M8.PureAppl. Geophys. 152,37-55.

2. Kossobokov, V.G., V.I. Keilis-Borok, L.L. Romashkova, and J.H. Healy, 1999. Testing earthquake prediction algorithms: Statistically significant real-time prediction of the largest earthquakes in the Circum-Pacific, 1992-1997. Phys. Earth Planet. Inter., Ill, 3-4: 187196.

3. Ромашкова, Л.Л., В.Г. Кособоков, 2002. Пространственно-стабилизированная схема применения алгоритма М8: Италия, Калифорния. Проблемы теоретической сейсмологии и сейсмичности. М.: Геос, 162-185 (Вычислительная сейсмология, вып. 33).

4. Romashkova, L. and Kossobokov V., 2002. Taking into account spatial seismic heterogenety helps improve reliability of earthquake prediction. In EGS2002 General Assembly, Nice, Abstracts, EGS02-A-00587.

5. Kossobokov, V.G., L.L. Romashkova, G.F. Panza, A. Peresan, 2002. Stabilizing intermediate-term medium-range earthquake predictions. Journ. Seism. Earthquake Engin., vol.4, No. 2&3,11-21.

6. Romashkova, L. and V. Kossobokov, 2002. Stabilizing intermediate-term earthquake prediction in California and Nevada. Eos Trans. AGU, 83(47), Fall Meet. SuppL, Abstract NG62B-0952

7. Romashkova, L.; Kossobokov, V., 2003. Stabilising multi-scale intermediate-term earthquake prediction. Abstracts, EGS-AGU-EGU Joint Assembly, Nice, France, 06-11 April, 2003 (CD-ROM): EAE03-A-03784.

8. Romashkova, L.L., V.G. Kossobokov, J.H. Healy, S. Uyeda, T. Nagao, G.F. Panza, and N.N. Tsybin, 2003. Real time monitoring of seismic activity for predicting large earthquakes. In IUGG2003, June 30 - July 11,2003, Sapporo, Japan. Abstracts, Week В: В.124.

9. Romashkova, L.; Kossobokov, V., 2004. Stabilization of the intermediate-term prediction of the world largest earthquakes. In EGU 1st General Assembly, Nice, France, 25-30 April 2004, EGU04-A-03252.

Ю.Ромашкова Л.Л., Кособоков В.Г., 2004. Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно-стабильных кластеров тревог. Доклады Академии Наук, т. 398, №1,1-3.

П.Ромашкова Л.Л., Кособоков В.Г., Нагао Т., 2004. Стабилизация среднесрочного прогноза сильнейших землетрясений на северо-западе Тихого океана. Анализ геодинамических и сейсмических процессов. М.: Геос, 176-186 (Вычислительная сейсмология, вып. 35).

12.Peresan, A., Kossobokov V., Romashkova, L., G.F. Panza, 2004. Intermediate-term middle-range prediction of earthquakes in Italy: a review. Earth-Sceince Review (accepted to publication).

Принято к исполнению 28/10/2004 Исполнено 29/10/2004

Заказ № 410 Тираж: 50 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

»21563

РНБ Русский фонд

2005-4 19150

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Ромашкова, Леонтина Леонтьевна

Введение.

Глава 1. Проблема прогноза землетрясений.

1.1. Обзор подходов к прогнозу землетрясений.и

1.2. Литосфера, как сложная иерархическая динамическая система.

1.3. Предвестниковые явления в сейсмичности.

Глава 2. Алгоритм M8S.

2.1. Прогноз землетрясений по комплексу сейсмологических предвестников, алгоритм М8.

2.2. Вопросы практического применения алгоритма М8.

2.3. Алгоритм M8S - методика пространственной стабилизации прогноза.

2.4. Проверка устойчивости алгоритма M8S по отношению к вариации свободных параметров.

Глава 3. Прогноз сильнейших землетрясений мира по алгоритму M8S.

3.1. Постановка эксперимента.

3.2. Результаты и их обсуждение.

3.3. Значимость результатов прогноза.

Глава 4. Применение алгоритма M8S в регионах для прогноза землетрясений умеренных магнитуд.

4.1. Италия.

4.2. Калифорния.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно стабильных кластеров тревог"

Катастрофическая природа землетрясений известна человечеству на протяжении всей его истории. Первые упоминания о разрушительных событиях относятся еще к 2100 годам до н. э. Внезапность землетрясений, редкость и нерегулярность их проявления, кажущаяся беспричинность и бессмысленная жестокость всегда внушали суеверный страх и формировали у людей представление о невозможности предсказания и предупреждения этих стихийных бедствий.

Успехи естественных наук двух последних столетий в изучении внутреннего строения Земли привели к изменению отношения к землетрясениям. Была разработана механическая теория землетрясения как внезапного движения земной коры вдоль разломов под воздействием тектонических напряжений [Gil884, And05,42, ReidlO, Костр70, Rich76, KD88]. Были созданы приборы для регистрации [МП880] землетрясений, введено понятие магнитуды [R35; GR36], разработаны модели очага и методы оценки его параметров [Nak23; Sykes67; AkiR80]. На основе тектоники плит [Wegl5; DuT37; DeM+90] были объяснены особенности пространственного расположения сейсмической активности на Земле. Появились глобальные и региональные сети сейсмических станций и, как следствие, каталоги землетрясений, регистрирующие более миллиона землетрясений по всему миру в год. Нижний порог надежной регистрации зависит от региона и варьируется от магнитуды 2.0, например, в Калифорнии с ее насыщенной сетью наблюдений, до магнитуды 5.0 в удаленных от сейсмических сетей районах. Каталоги землетрясений являются на сегодняшний день наиболее объективными и полными записями о сейсмической активности Земли.

В результате появилось представление о потенциальных местах возникновения землетрясений, об их силе и средней частоте повторяемости, накопилась информация о механизмах и данные о производимых разрушениях. Сформировалось понимание того, что эффект от землетрясения в данном месте зависит не только от силы самого события и расстояния до него, но и, во многом, от локальной геологической обстановки. Все это привело к развитию технологий макро- и микросейсмического районирования [Шеб68,03, СР68,80, ККОСР97], созданию карт сейсмической опасности [Fri-96], внедрению антисейсмического строительства и выработке стратегий оперативного реагирования на землетрясения. Другими словами, появилась реальная возможность оценивать последствия потенциального землетрясения и принимать меры, уменьшающие ущерб.

С другой стороны - увеличение числа и плотности населения на Земле, распространение объектов повышенной опасности в сейсмоактивных регионах привело к тому, что уязвимость человечества от стихийных бедствий за последнее столетие существенно возросла. Начиная с 1901 года только по официальным данным во всем мире от землетрясений погибло более 2 млн. 231 тыс. человек. Это эквивалентно общим человеческим потерям России в Первой мировой войне или современному населению таких городов как Владивосток, Хабаровск и Барнаул вместе взятых. Максимум пришелся на 1976 год, когда шесть землетрясений с магнитудами от 6.5 до 7.9 унесли, по официальным оценкам, жизни 714 тыс. человек. Материальный ущерб от одного только землетрясения 1995 года в Кобе, Япония, составил около 100 млрд. долларов США, что больше, чем годовой валовый национальный продукт Алжира или Египта. В современном мире разрушительный эффект от возможного сильного землетрясения может на много порядков превзойти все известные в истории прецеденты. Сегодня отдельное сильное землетрясение, произошедшее в густонаселенном районе или в окрестностях мегаполиса, может унести более миллиона человеческих жизней, вызвать экологическую катастрофу, глобальный экономический или политический кризис.

Поэтому вопрос о том, как минимизировать гуманитарные и материальные потери от землетрясения, остается до сих пор важным. Главная роль в этом принадлежит, несомненно, антисейсмическому строительству. Исследования по распознаванию мест возможного возникновения сильнейших землетрясений [Гельф+73, Gelf+76, КР77, Гв+78, Гор+01], оценке максимальной сотрясаемости территорий [Риз79], работы по сейсмическому риску [Кант+73, Reit90, WG88,95], ведущиеся в нашей стране и по всему миру, дают научную основу для выработки норм и правил строительства в сейсмоопасных регионах. В настоящее время строительство социальных или промышленных объектов ни в одной развитой стране мира не начинается без предварительной оценки сейсмической опасности.

К сожалению, экономическое положение современного общества не достигло того уровня, когда затраты на строительство новых и поддержание уже имеющихся объектов, могли бы производиться из расчета предельной интенсивности сотрясения на данной территории. Всегда происходит оптимизация между предстоящими финансовыми вложениями и предполагаемым ущербом, что, в случае землетрясения, приводит, неизбежно, к частичным разрушениям и человеческим жертвам. Проблема усугубляется тем, что более 80% сильнейших землетрясений в мире происходит в регионах со слаборазвитой или развивающейся экономикой. Так, из 35 землетрясений последнего столетия с числом жертв превысившим 10 ООО чел. только 3 произошли в экономически развитых странах (Италия, Япония), два на территории Советского Союза, остальные 30 - на Ближнем и Среднем востоке, в Юго-Восточной Азии, в Индии, Китае, в Африке и Латинской Америке. В такой ситуации несомненное значение приобретает прогноз землетрясений, принимающий во внимание фактор времени и позволяющий сократить область и период ожидания сильного землетрясения.

Задача прогноза землетрясений представляется в этом случае как последовательное, шаг за шагом, уменьшение пространственной, временной и магнитудной неопределенности ожидаемого события. Прогноз начинается с определения мест возможного возникновения землетрясений определенного магнитудного диапазона и оценки времени их повторяемости. Затем следуют стадии долгосрочного (десятки лет, территория в 10 и более линейных размеров очага предстоящего землетрясения), среднесрочного (от года до нескольких лет, 5-10 линейных размеров очага), и краткосрочного (от недели до года, 2-3 линейных размера очага) прогноза. В редких случаях может быть достигнута стадия непосредственного прогноза с точностью в несколько часов и на территорию очага предстоящего землетрясения (пример - событие 4 февраля 1975, М=7.4, Хайченг, Китай) [Ral+77].

Такое деление на стадии обусловлено характером процессов участвующих в подготовке сильного землетрясения, и различием в предпринимаемых защитных мерах. Так, долгосрочный прогноз подразумевает глобальные инженерные мероприятия, направленные на уменьшение возможных разрушений, государственные стратегии в области распределения ресурсов и социального страхования. Среднесрочному прогнозу соответствует разработка сценариев действия гражданской обороны, медицинских и спасательных служб в случае сильного землетрясения, проведение разъяснительной работы среди населения. Краткосрочный прогноз предполагает мобилизацию оперативных служб и ресурсов. Прогноз, выдаваемый на ближайшие часы или минуты, означает непосредственное объявление тревоги и эвакуацию населения.

В целом, прогноз землетрясений, на любой его стадии, открывает дополнительные возможности уменьшения ущерба путем выбора наиболее эффективного сочетания защитных мероприятий и своевременного принятия мер предупреждающего характера.

Целью диссертационной работы является разработка и тестирование новой методики среднесрочного прогноза землетрясений, алгоритма M8S. Суть методики состоит в пространственной стабилизации прогноза, получаемого при помощи алгоритма М8 (Кейлис-Борок и Кособоков, 1986). Цель стабилизации - увеличение надежности и устойчивости диагностики периодов повышенной вероятности возникновения сильных землетрясений и, по возможности, сокращение суммарного пространственно временного объема тревог.

В процессе исследования решались следующие задачи:

- Исследование возможности пространственной стабилизации прогноза, получаемого при помощи алгоритма М8.

- Разработка алгоритма, реализующего методику стабилизации прогноза (алгоритм M8S).

- Проверка алгоритма M8S на устойчивость по отношению к вариации его свободных параметров.

- Тестирование алгоритма M8S для прогноза сильнейших землетрясений мира (проводилось на данных по территории Тихоокеанского сейсмического пояса).

- Тестирование алгоритма M8S для прогноза землетрясений умеренных магнитуд (проводилось на данных по территории Италии и Калифорнии).

- Сравнение результатов работы алгоритмов M8S и М8.

В работе использованы опубликованные и доступные в реальном времени каталоги землетрясений ведущих глобальных и региональных сейсмологических агентств [GHDB89, ССР95, PCV97,

РР02].

Основные результаты работы, выносимые на защиту, состоят в следующем:

- Разработана принципиально новая пространственно стабилизированная схема применения алгоритма М8 - алгоритм M8S.

- Показано, что применение алгоритма M8S для прогноза сильнейших землетрясений мира на территории Тихоокеанского сейсмического пояса обеспечивает повышение надежности и стабильности прогноза по сравнению с алгоритмом М8 при существенном сокращении общего пространственно временного объема тревог.

- На примере Италии и Калифорнии показано, что алгоритм M8S может эффективно применяться для прогноза землетрясений в нескольких последовательных диапазонах магнитуд вплоть до магнитуды 5.5.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Ромашкова, Леонтина Леонтьевна

Выводы по Главе 4.

Тестирование алгоритма M8S на данных по территориям Италии и Калифорнии показало, что алгоритм M8S может эффективно применяться для прогноза не только сильнейших землетрясений мира, но и сейсмических событий средней силы (вплоть до магнитуды 5.5).

Ретроспективное применение алгоритма M8S на территории Италии продемонстрировало возможность повышения стабильности и надежности прогнозов по сравнению со стандартным алгоритмом М8 без каких-либо значительных потерь их эффективности.

Независимое тестирование алгоритма M8S в Калифорнии подтвердило его высокую эффективность при прогнозе землетрясений умеренных магнитуд.

Основываясь на этих результатах, в январе 2002 года был начат, и ведется в реальном времени, совместный российско-итальянский тест алгоритма M8S по прогнозу землетрясений Италии в трех последовательных диапазонах магнитуд.

Заключение

Автором разработан оригинальный алгоритм M8S для целей среднесрочного прогноза землетрясений. Суть алгоритма M8S состоит в пространственной стабилизации прогноза, получаемого при помощи алгоритма М8. Алгоритм M8S может применяться в широком диапазоне магнитуд и позволяет получать надежный пространственно устойчивый прогноз, эффективность которого выше, чем у стандартного алгоритма М8.

Проведенные эксперименты показали, что алгоритм M8S устойчив по отношению к изменениям его свободных параметров: при значительных вариациях параметров (до 35%) эффективность диагностики сильных землетрясений практически не меняется. Это достигается за счет использования в алгоритме кластерного подхода при выделении областей тревог.

На примере прогноза сильнейших землетрясений мира показано, что алгоритм M8S, сохраняя прогностическую силу алгоритма М8, значительно (в 1.5 раза) сокращает общий пространственно временной объем тревог.

На примере Италии и Калифорнии показано, что алгоритм M8S может эффективно применяться для прогноза не только сильнейших землетрясений мира, но и сейсмических событий средней силы (вплоть до магнитуды 5.5).

В работе продемонстрировано, что оценка статистической значимости прогноза по алгоритму M8S устойчива по отношению к изменению магнитудного диапазона землетрясений, используемых при определении нулевой гипотезы Но.

Предлагаемый алгоритм M8S обеспечивает надежный и стабильный среднесрочный прогноз землетрясений из диапазона порядка половины единицы магнитуды на территорию, превышающую размер бчага прогнозируемого события в несколько раз, и на период времени в несколько лет. Такая точность прогноза не является идеальной, но уже позволяет осуществлять ряд сейсмозащитных и профилактических мероприятий, направленных на уменьшение гуманитарных и материальных потерь от возможного сильного землетрясения (разработка сценариев действия медицинских и спасательных служб, проведение разъяснительной работы среди населения, учения гражданской обороны). В январе 2002 года был начат совместный российско-итальянский эксперимент по прогнозу в реальном времени при помощи алгоритма M8S землетрясений Италии в трех последовательных диапазонах магнитуд. Алгоритм M8S может быть использован для оценки текущей сейсмической опасности в сейсмоактивных районах Российской Федерации.

Предложенная методика пространственной стабилизации прогноза, несомненно, не позволяет, пока, учесть все сложности, которые могут возникнуть на практике, и, безусловно, допускает дальнейшие улучшения и доработки. Тем не менее, уже сейчас очевидно преимущество методики по отношению к использованию М8 «глобально-повсеместно» без какого-либо учета особенностей пространственного распределения сейсмичности, как это делалось в работах Б. Минстера и Н. Уилльямс [MW92, 96]. Осреднение и рандомизация прогноза, безусловно, способны увеличить надежность диагностики тревог, и работы в этом направлении будут продолжены. В частности, вслед за выделением по новой схеме сейсмически активной территории следует изучить вопрос о ее границах и дополнительно исследовать условие кластеризации, которое, очевидно, неодинаково во внутренних и пограничных точках. Представляется интересным рассмотрение соответствия предлагаемой здесь методики циклу работ по распознаванию мест возможного возникновения сильных землетрясений [Гельф+736 Гв+78, Гор+01].

Предложенная в работе схема пространственной стабилизации прогноза может быть полезна для повышения надежности не только М8, но и других алгоритмов, работающих в перекрывающихся областях исследования.

Благодарности.

Результаты, изложенные в диссертации, получены автором в ходе работы в должности младшего научного сотрудника Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН в период 1993-2004 гг. Диссертация составляет часть исследований по теме «Применение современной нелинейной динамики для исследования движений литосферы в масштабе времени: годы и менее, создание на этой основе теоретической базы для разработки методов прогноза землетрясений» и выполнялась при поддержке грантов МНТЦ-1538-00, INTAS-01-0748, Фонда Джеймса МакДоннелла (the 21st Century Collaborative Activity Award for Studying Complex Systems, project "Understanding and Prediction of Critical Transitions in Complex Systems"), гранта Президента РФ НШ-1269.2003.5 и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН N^ 13 "Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы".

Автор глубоко признателен своему научному руководителю В.Г. Кособокову за постоянное внимание и помощь при выполнении работы. Автор выражает искреннюю благодарность академику В.И. Кейлис-Бороку за переданный научный опыт, постоянное доброжелательное отношение и плодотворные обсуждения по теме исследований. Автор также благодарен всем сотрудникам института за дружеское внимание, поддержку и полезные обсуждения во время работы над диссертацией.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Ромашкова, Леонтина Леонтьевна, Москва

1. Журков, С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А. и др., 1977. К вопросу о прогнозировании разрушения горных пород. Изв. АН СССР, Физика Земли, №6, 118-130.

2. Журков, С.Н., 1968. Кинетическая концепция прочности. Вестн. АН СССР, вып.3,46-52.1. Гор+011. ЖКП771. Жур68

3. Кант+73 Канторович, JI.B., В.И. Кейлис-Борок и Г.М. Молчан, 1973.

4. Сейсмический риск и принципы сесмического районирования. Вычислительные и статистические методы интерпретации сейсмических данных. М.: Наука, 3-20 (Вычислительная сейсмология; Выпуск 6).

5. КК86 Кейлис-Борок, В.И., Кособокое, В.Г., 1986. Периоды повышенной вероятности возникновения сильнейших землетрясений мира. Математические методы в сейсмологии и геодинамике. М.: Наука, 48-58 (Вычислительная сейсмология; Выпуск 19).

6. ККОСР97 Комплект карт общего сейсмического районирования (ОСР-97) Северной Евразии, 1997. Отв. составители В.И. Уломов, JI.C. Шумилина, А.А. Гусев, В.М. Павлов, Н.С. Медведева.

7. КН04 Кособоков В.Г., Некрасова А.К., 2004. Общий закон подобия для землетрясений: глобальная карта параметров. Анализ геодинамических и сейсмических процессов. М.: Геос, 160-175 (Вычислительная сейсмология; Выпуск 35).

8. Костр70 Костров, Б.В., 1970. Теория очагов тектонических землетрясений, Изв. АН СССР, Физика земли, 4, 84-101.

9. КР77 Кособоков В. Г., Ротвайн И.М., 1977. Распознавание мест возможного возникновения сильных землетрясений. VI. Магнитуда М > 7,0. Распознавание и спектральный анализ в сейсмологии. М.: Наука, 3-13. (Вычислительная сейсмология, Вып. 10).

10. Мог88 Моги, К., 1988. Предсказание землетрясений. Москва, Мир, 382 стр.

11. Мол92 Молчан, Г.М., 1992. Модели оптимизации прогноза землетрясений.

12. Проблемы прогноза землетрясений и интерпритация сейсмических данных. М.: Наука,7-27. (Вычислительная сейсмология, вып. 25).

13. Мяч+75 Мячкин, И.В., Костров, Б.В., Соболев, Г.А., Шамина, О.Г., 1975.

14. Основы физики очага и предвестники землетрясений. Физика очага землетрясения. М. Наука, 6-29.

15. НШ90 Наркунская, Г.С., Шнирман, М.Г., 1990. Об одном алгоритме прогноза землетрясений. Компьютерный анализ геофизических полей. М.: Наука, 27-37 (Вычислительная сейсмология, Вып. 23).

16. Ризниченко, Ю.В. (отв. ред.), 1979. Сейсмическая сотрясаемость территории СССР. М.: Наука, 193 с.

17. Садовский М.А (редактор), 1986. Долгосрочный прогноз землетрясений: Методические рекомендации. М.: ИФЗ АН СССР, 127 с, 1986.

18. Сад+82 Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф., 1982. О свойстве дискретности горных пород. Изв. АН СССР. Физика Земли, № 12,3-18

19. Сад+84 Садовский, М.А., Т.В. Голубева, В.Ф. Писаренко, и М.Г. Шнирман, 1984. Характерные размеры горной породы и иерархические свойства сейсмичности. Известия АН СССР. Физика Земли, 20: 8796.

20. Сем 69 Семенов, А.Н., 1969. Изменение отношения времени пробега поперечных и продольных волн перед сильным землетрясением, Изв. АН СССР, Физика Земли, № 4, 72-77.1. Риз79 РК961. РК011. РК021. РК04 РКН041. Сад86

21. С380 Соболев Г.А., Завьялов А.Д., 1980. О концентрационном критерии сейсмогенных разрывов .ДАН СССР, том 252, № 1, 69-82.

22. Соб93 Соболев Г.А., 1993. Проблема прогноза землетрясений. М.: Наука, 313 с.

23. СР68 Сейсмическое районирование СССР, 1968. М.: Наука

24. СР80 Сейсмическое районирование территории СССР, 1980.

25. Методические основы и региональное описание карты 1978 г., М.: Наука, 307 с.

26. СТОО Соболев, Г.А., Тюпкин, Ю.С., 2000. Анализ процесса выделения энергии при формировании магистрального разрыва в лабораторных исследованиях по разрушению горных пород и перед сильными землетрясениями. Физика Земли, № 2, 44-55.

27. УтЮ98 Уткин В.И., Юрков А.К. 1998. Динамика выделения радона из массива горных пород как краткосрочный предвестник землетрясения, Докл. РАН Т. 358, № 5. 675-680.

28. Фед65 Федотов С.А., 1965. О закономерностях распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и северо-восточной Японии. Труды Инст. Физики Земли АН СССР. № 203 (36), 66-93.

29. Фед68 Федотов С. А., 1968. О сейсмическом цикле, возможности количественного районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе. Сейсмическое районирование СССР, М.: Наука, 121-150.

30. ФПП86 Физика прочности и пластичности, 1986. Под ред. С.Н.Журкова. Л.: Наука, 152 с.

31. Шеб68 Шебалин Н.В., 1968. Методы использования инженерно-сейсмологических данных при сейсмическом районировании, Сейсмическое районирование СССР, М.: Наука, 95-111.

32. ШебОЗ Шебалин Н.В., 2003. Количественная макросейсмика (фрагменты незавершенной монографии), В сб. Проблемы макросейсмики, М: Геос, 57-201 (Вычислительная сейсмология, вып. 34).

33. Agg+73 Aggarawal, Y.P., Sykes, L.R., Simpson D.W., Richards P.G., 1973.

34. Spatial and temporal variations in ts/tp and in P wave residuals at Blue Mountain Lake, New-Yorl: application to earthquake prediction. J. Grephys. Res., 80, 718-732.

35. AkiR80 Aki, К., Richards, P., 1980. Quantitative seismology: theory and methods, San Francesco: W.H. Freeman.

36. And05 Anderson, E.M., 1905. The dynamics of faulting, Trans. Edinburg. Geol. Soc. 8, 387-402.

37. And42 Anderson, E.M., 1942. The dynamics of faulting, Edinburg: Oliver and Boyd.

38. BL85 Bakun, W.H., and A.G. Lindh, 1985. The Parkfield, California, earthquake prediction experiment. Science 229, 619-624.

39. BM84 Bakun, W.H. and McEvilly, T.V., 1984. Reccurence models and Parkfield, California earthquakes. J. Geophys. Res., 89, 3051-3058.

40. Bow+88 Bowman, D.D., Ouillon, G., Sammis, C.G., Sornette, A., Sornette, D., 1998. An observational test of the critical earthquake concept. J. Geophys. Res. 103: 24359-72.

41. BPSch66 Brace W.F., Paulding, B.W. Jr., Scholz, C.H., 1966. Dilatancy in the fracture of crystalline rocks. J. Geophys. Res., 71,3939-3953.

42. BT89 Bak P. and C.Tang, 1989. Earthquakes as a self-organized critical phenomenon J.Geophys.Res.,94:15635 .15637.

43. BV93 Bufe, C.G., and D.J. Varnes, 1993. Predictive modeling of the seismic cycle of the greater San Francisco Bay region, J. Geophys. Res., 98, 9,871-9,883.

44. DeM+90 DeMets, C., R.G. Gordon, D.F. Argus, and S. Stein, 1990. Current Plate Motions: Geophys. J. Int., 101,425-478.

45. DuT37 Du Toit A.L., 1957, ©1937. Our wandering continents; an hypothesis of continental drifting, New York, Hafiier Pub. Co.

46. Fr+96 Frankel, A., Mueller, C., Barnhard, Т., Perkins, D., Leyendecker, E. V., Dickman, N., Hanson, S., Hopper, M., 1996. National Seismic Hazard Maps, USGS Open-File Report, 96-532.

47. FS87 Farmer, J.D., J.Sidorowich, 1987. Predicting chaotic time series. Phys. Rev. Lett., 59, 845.1. Buf+771. CPR95

48. Gel97 Geller, R.J., 1997. Earthquake prediction: A critical review. Geophys. J. Int. 131: 425-450.

49. Gelf+76 Gelfand, I., Sh. Guberman, V. Keilis-Borok, L. Knopoff, F. Press, E.

50. Ransman, I. Rotwain, and A. Sadovsky, 1976. Pattern recognition applied to earthquakes epicenters in California. Phys. Earth and Planet. Inter., 11, 227-283.

51. GHDB89 Global Hypocenters Data Base CD-ROM NEIC/USGS, Denver, CO, 1989 and its updates through July 2004.

52. Gil884 Gilbert, G.K., 1884. A theory of the earthquakes of the Greate Basin, with a practical application, Am. J. Sci. XXVII: 49-54.

53. Gil09 Gilbert, G.K., 1909. Earthquke forecasting, Science, XXIX: 121-138.

54. GJKM97 Geller, R.J., D. D. Jackson, Y. Y. Kagan, and F. Mulargia, 1997. Earthquakes cannot be predicted, Science 275, 1616-1619.

55. GKJ96 Gabrielov, A.M., V. I. Keilis-Borok, and D. D. Jackson, 1996. Geometric incompatibility in a fault system Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93: 38383842.

56. GKZN00 Gabrielov, A., V. Keilis-Borok, I. Zaliapin, W.I. Newman, 2000. Critical transitions in colliding cascades. Phys. Rev. E, vol. 62, N 1, 237-249.

57. GNT99 Gabrielov, A., W.I. Newman, D.L. Turcotte, 1999. An exactly soluble hierarchical clustering model: inverse cascades, self-similarity, and scaling. Phys. Rev. E, vol. 60, 5293-5300.

58. GR36 Gutenberg, В., Richter, C.F., 1936. On seismic waves, Gerlands Beitrage zur Geophysik, Vol. 47, pp. 73-131.

59. Kag97 Kagan, Y.Y., 1997. Statistical aspects of Parkfield earthquake sequence and Parkfield prediction experiment, Tectonophysics, 270, 207-219.

60. KD88 Kostrov, B. and Das, S., 1988. Principles of earthquake source mecanics. Cambrage: Cambrage University Press.

61. Kei90 Keilis-Borok, V.I., 1990. The lithosphere of the Earth as a nonlinear system with implications for earthquake prediction, Rev. Geophys. 28, 1: 19-34.

62. Kei03 Keilis-Borok, V.I., 2003. 4. Fondamentals of earthquake prediction: four Paradigms. In: Keilis-Borok, V.I., and A.A. Soloviev, (Ed.) Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction. Springer, Heidelberg, 1-37.

63. Kell+73 Kelleher, J.A., Sykes, L.R., Oliver, J., 1973. Possible criteria for prediction earthquake location and their applications to major plate boundaries of the Pacific and Caribean. J. Geophys. Res., 78, 2547-2585.

64. KirOO Kirschvink, J., 2000. Earthquake prediction by animals: evolution and sensory perception. Bull. Seism. Soc. Am., 90, 312-323.

65. KJ91 Kagan, Y. Y., and D. D. Jackson, 1991. Seismic gap hypothesis: Ten years after, J. Geophys. Res., 96, 21.419-431.

66. KJ95 Kagan, Y. Y., and D. D. Jackson, 1995. New seismic gap hypothesis: Five years after, J. Geophys. Res., 100, 3943-3959.

67. KJOO Kagan, Y. and D. Jackson, 2000. Probabilistic forecasting of earthquake, Geophys. J. Int., 143,438-453.

68. KK90 Keilis-Borok, V.I., and Kossobokov, V.G., 1990. Preliminary activation of seismic flow. Algorithm M8. Phys. Earth Planet. Inter. 61, 73-83.

69. KKR80 Keilis-Borok, V.I., L. Knopoff, and I.M. Rotwain, 1980. Bursts of aftershocks, long-term precursors of strong earthquakes. Nature, 283: 259-263.

70. KM64 Keylis-Borok, V.I. and L.N. Malinovskaya, 1964. One regularity in the occurrence of strong earthquakes, J. Geophys. Res. 69: 3019-3024.

71. Kos97 Kossobokov, V.,G., 1997. User Manual for M8. In Healy, J.H., Keilis-Borok, V.I., and Lee, W.H.K. (Eds), Algorithms for earthquake statistics and prediction // IASPEI Software Library, Vol. 6. Seismol. Soc. Am., El Cerrito, CA.

72. Kos+02 Kossobokov, V.G., L.L. Romashkova, G.F. Panza, A. Peresan, 2002.

73. Stabilizing intermediate-term medium-range earthquake predictions. Journ. Seism. Earthquake Engin., vol.4, No. 2&3, 11-21.

74. KR90 Keilis-Borok V.I., and Rotwain I.M., 1990. Diagnosis of Time of Increased Probability of Strong Earthquakes in Different Regions of the World: Algorithm CN. Phys. Earth Planet. Inter. 61, 57-72.

75. Kra93 Kravsov, Yu.A. (editor), 1993. Limits of Predictability, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg.

76. KS03 Keilis-Borok, V.I., and A.A. Soloviev, (Editors), 2003. Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction. Springer, Heidelberg, 348 p.

77. KSGT04 Keilis-Borok, V., Shebalin, P., Gabrielov, A., Turcotte, D., 2004. Reverse tracing of short-term earthquake precursors. Phys. Earth Planet. Inter., V.145, 75-85.

78. KSh03 Kossobokov, V. and P. Shebalin, 2003. Earthquake Prediction. In: Keilis-Borok, V.I., and A.A. Soloviev, (Ed.) Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction. Springer, Heidelberg, 141-207.

79. McC+79 McCann, W., S. Nishenko, L. Sykes, J. Krause, 1979. Seismic gaps and plate tectonics: Seismic potential for major plate boundaries. Pure Appl. Geophys. 117, 1082-1147.

80. MD90 Molchan, G.M., and Dmitrieva, O.E., 1990. Dynamics of the magnitude-frequency relation for foreshocks. Phys. Earth Planet. Inter., 61, 99-112.

81. MDRD90 Molchan, G.M., O.E. Dmitrieva, I. M. Rotwain, and J. Dewey, 1990.

82. Statistical analysis of the results of earthquake prediction, based on bursts of aftershocks, Phys. Earth Planet. Int. 61, 128-139.

83. Mil880 Milne, J., 1880. Seismic science in Japan, Trans. Seism. Soc. Japan 1, pt. 1,3-34.

84. Mog62 Mogi, K., 1962. Study of elastic shocks caused by fracture of heterogeneous materials and their relation to earthquake phenomena. Bull. Earthquake Res. Inst., Univ. Tokyo, 40, 125-173.

85. Mog77 Mogi, K., 1977. Dilatancy of rock under general triaxial stress with special reference to earthquake precursors. J. Phys. Earth 25, Suppl., S203-S317.

86. Mol90 Molchan, G.M., 1990. Strategies in strong earthquake prediction. Phys. Earth Planet. Int. 61, 84-98.

87. МоЮЗ Molchan, G.M., 2003. Earthquake prediction strategies: a theoretical analysis. In: Keilis-Borok, V.I., and A.A. Soloviev, (Editors) Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction. Springer, Heidelberg, 209-233.

88. MSB03 Marzocchi, W., Sandri, L., Boschi, E„ 2003. On the validation of earthquake-forecasting models: the case of pattern recognition algorithms. BSSA, v.93, No.5,1994-2004.

89. MW92 Minster, J.B., and Williams N.P., 1992. The "M8" Intermediate Term Earthquake Prediction Algorithm: An Independent Assessment, EOS Transactions vol. 73, No. 43, 1992 AGU Fall Meeting, p. 366.

90. MW96 Minster, J.B., and Williams N.P., 1996. Intermediate Term Earthquake Prediction Algorithms. SCEC, Progress Report, 1996, 491-496.

91. Nak23 Nakano, H., 1923. Notes on the nature of the forces which give rise to the earthquake motions, Seism. Bull. Central Meteorol. Obs. Japan 1, 92-120.

92. ND99 Nature Debates, 1999.http://www.nature.com/nature/debates/earthquake/equake frameset.html

93. Nish89 Nishenko, S. P., 1989. Circum-Pacific seismic potential: 1989-1999, U.S. Geological Survey, Open file report 89-86.

94. Nur72 Nut. A., 1972. Dilatancy, pore fluids, and premonitory variations in ts/tp travel times. Bull Seismol. Soc. Am. 77, 1382-1399.

95. PCV97 Peresan, A., Costa, G., Vaccari, F., 1997. CCI1996: the Current Catalogue of Italy. ICTP, Trieste, Italy, Internal report IC/IR/97/9.

96. PJ89 Parrot, M., Johnston, M. J. S. (Eds.), 1989. Seismoelectromagnetic effects. Phys. Earth Planet. Inter. 57, 1-177.

97. PJM+93 Park, S. K., Johnson, M. J. S., Madden, T.R., Morgan, F. D., Morrison, H.

98. F., 1993. Electromagnetic precursors to earthquakes in the ULF band: A review of observations and mechanisms. Rev. Geophys., 31,2, 117-132.

99. PKRP04 Peresan, A., Kossobokov V., Romashkova, L., G.F. Panza, 2004.1.termediate-term middle-range prediction of earthquakes in Italy: a review. Earth-Sceince Review (accepted to publication).

100. PP02 Peresan, A., Panza, G.F., 2002. UCI2001: The updated catalogue of Italy, ICTP, Trieste, Italy, Internal report IC/IR/2002/3.earthquakes in Italy by different catalogues: Algorithm M8. Report, ICTP, Trieste, Italy.

101. Rom+01 Romashkova, L.L., V.G. Kossobokov, A. Peresan and G.F. Panza, 2001.1.termediate-term medium-range earthquake prediction algorithm M8: a new spatially stabilized application in Italy. ICTP, Trieste, Italy, Internal report, IC/IR/2001/21.

102. Rom+03 Romashkova, L.L., V.G. Kossobokov, J.H. Healy, S. Uyeda, T. Nagao, G.F. Panza, and N.N. Tsybin, 2003. Real time monitoring of seismic activity for predicting large earthquakes. In IUGG2003, Sapporo, Japan. Abstracts, Week В: B.124.

103. Sav93 Savage, J.C., 1993. The Parkfield prediction fallacy. Bull. Seism. Soc. Am., 83: 1-6.

104. Sch90 Scholz, Ch. H., 1990. The mechanics of the earthquakes and faulting. Cambridge University Press, 439 pp.

105. SH87 Segall, P., Harris, R., 1987. Earthquake deformation cycle on the San Andreas fault near Parkfield, California. J. Geophys. Res. 92, 10511-25.

106. Sh87 Shebalin, P.N., 1987. Compilation of earthquake catalogs as the task of clustering with learning, Doklady Ac. Sci. USSR 292, 1083-1086.

107. Sh92 Shebalin, P.N., 1992. Automatic duplicate identification in set of earthquake catalogues merged together, U.S. Geol. Surv. Open-File Report 92-401, Appendix II.

108. ShK99 Shebalin, P.N., and V.I. Keilis-Borok, 1999. Phenomenon of local "seismic reversal before strong earthquakes. Phys. Earth Planet. Int. Ill, 215 -227.

109. ShN80 Shimazaki, K., Nakata, Т., 1980. Time-predictable reccurence model for large earthquakes. Geophys. Ras. Lett., 7, 279-282.

110. Su+64 Suehiro, S., Asada, Т., Ohtake, M., 1964. Foreshocks and aftershocks accompanying a predictable earthquake in central Japan on a peculiar nature of foreshocks. Pap. Meteorol. Geophys. 15, 71-88.

111. Sykes67 Sykes, L.R., 1967. Mechanism of earthquakes and nature of faulting on the mid-oceanic ridges, J. Geoph. Res. 75, 2131.

112. Sykes71 Sykes, L.R., 1971. Aftershock zones of greate earthquakes, seismicity gaps, and earthquake prediction. JGeophys. Res., 76. 8021-8041.

113. Sykes71 Sykes, L.R., 1971. Aftershock zones of greate earthquakes, seismicity gaps, and earthquake prediction. J. Geophys. Res., 76. 8021-8041.

114. SykQ81 Sykes L.R., Quittmeyer R.C., 1981. Repeat times of great earthquakes along simple plate boundaries/ In "Earthquake Prediction", Maurice Ewing Ser., vol.4, eds. D.W. Simpson, P.G.Richards, Am. Geophys. Union, Washington, AC., 217-247.

115. Syk+99 Sykes, L.R., B.E. Shaw, and C.H. Scholz, 1999. Rethinking earthquake prediction. Pure appl. Geophys., 155, 207-232, 1997.

116. SZK00 Shebalin, P., Zaliapin, I. and Keilis-Borok, V., 2000. Premonitory raise of the earthquakes correlation range: Lesser Antilles. Phys. Earth. Planet. Int., 122, 241-249.

117. Ts79 Tsiujura, M., 1979. The difference between foreshocks and earthquake swarms, as inferred from the similarity if seiamic waveform (preliminary report). Bull. Earthq.Res.Inst., Univ. Tokyo, 54,309-315.

118. Tui97 Turcotte, D.L., 1997. Fractals and Chaos in Geology and Geophysics ,2nd edn.,Cambridge University Press, Cambridge.

119. Tui99 Turcotte, D.L., 1999. Seismicity and self-organized criticality. Phys.Earth Planet.Int.11:275 —294.

120. V99 Vorobieva, I.A., 1999. Prediction of a subsequent large earthquake. Physics Earth Planet. Inter. Ill: 197-206.

121. Var89 Varnes, D. J., 1989. Predicting earthquakes by analyzing accelerating precursory seismic activity, Pure Appl. Geophys. 130, 661-686.

122. W91 Wyss, M. (editor), 1991. Evaluation of Proposed Earthquake Precursors. AGU, Washington, D.C.

123. W97a Wyss, M., 1997. Second round of evaluation of proposed earthquake precursors, Pure appl. Geophys., 149, 3-16.

124. W97b Wyss, M., 1997. Cannot earthquakes be predicted? Science, 278, 487488.

125. Wak+80 Wakita, H., Nakamura, Y., Nostu, K., Noguchi, M., Asada, Т., 1980.

126. Radon anomaly: a possible precursor of the 1978 Izu-Oshima-Kinkai earthquake. Science, 207, 882-883.

127. WG88 WorkingGroup on California Earthquake Probabilities. Probabilities of Large Earthquakes Occurring in California on the San Andreas Fault, 1988. U.S.Geol.Surv.Open File Rep.,88 -398.

128. WG95 Working Group on California Earthquake Probabilities, 1995. Seismic Hazards in Southern California: Probable Earthquakes, 1994 to 2024: Bull. Seismol. Soc. Amer., 85, 379-439.

129. ZHK01 Zoller, G., S.Hainzl and J.Kurths, 2001. Observation of growing correlation length as an indicator for critical poin behavior prior to large earthquakes. J.Geophys.Res., 106, 2167 -2176.

130. ZKA02 Zaliapin, I., Keilis-Borok, V., and Axen, G., 2002. Premonitory spreading of seismicity over the fault network in S.California: precursor "ACCORD". J.Geophys.Res., 107, 2221.