Опыт краткосрочного прогноза времени, места и силы камчатских землетрясений 1996-2000 гг. (стр. 2 из 9)

Автор в течение последних 20 лет занимался исследованиями по краткосрочному прогнозу землетрясений на основе изучения пространственно-временных характеристик сейсмичности с использованием сейсмостатистических данных как о слабых, так и о сильных землетрясениях. В результате разработана методика многопараметрического краткосрочного (с реальным временем тревоги менее 2-5 недель) прогноза камчатских землетрясений (алгоритм М6), позволяющая в благоприятных случаях осуществлять в реальном времени прогноз времени, места и силы камчатских землетрясений с магнитудой М

6 и более, что ориентировочно соответствует классам К>13,5. Основное внимание уделяется изучению сейсмичности и сейсмической опасности в районе южной Камчатки, в том числе в районе Авачинского залива, где расположены города Петропавловск-Камчатский и Елизово с населением около 300 тысяч человек. Для краткосрочного прогноза в реальном времени использовался оперативный каталог КОМСП ГС РАН за 1995-2000 гг., оперативные данные о сильных землетрясениях мира по результатам определений Опытно-методической экспедиции (ОМЭ) ОИФЗ РАН и мировой каталог NEIC Геологической службы США

В данной статье кратко описаны используемые методические подходы для решения задач краткосрочного прогноза землетрясений (раздел 1), изложены и обобщены результаты сделанных прогнозов времени, места и силы камчатских землетрясений в реальном времени в период 1995-2000 гг. с использованием алгоритма М6 (раздел 2). С 1995 г. автор как сотрудник ИВГиГ ДВО РАН практически еженедельно, реже один раз в 2 недели, если находился в г.Петропавловск-Камчатский, представлял в региональные экспертные советы по прогнозу землетрясений заключения о сейсмической опасности в Камчатской области по комплексу сейсмологических данных (алгоритм М6). В этих заключениях, ориентированных, главным образом, на оценку сейсмической опасности в г.Петропавловск-Камчатский, указывалось, что в ближайшие 1-2 недели "опасные" землетрясения с М>6,5 приблизительно на расстоянии 150 км от областного центра не ожидаются. Таких официально зарегистрированных заключений, основанных на алгоритме М6, в 1995-2000 гг. было выдано более двухсот. В эти годы землетрясения с силой сотрясений 7 и более баллов в г.Петропавловск-Камчатский по 12-балльной шкале MSK не ожидались. Последнее землетрясение с макросейсмическим эффектом в областном центре 7 баллов произошло в 1971 г. [2,3]. Что касается конкретных прогнозов землетрясений с М> 6, то их за указанный период было сделано 8. После выдачи этих прогнозов на Камчатке произошло 8 землетрясений с магнитудой М=5,6-7,8. Для 7 землетрясений с М=5,6-7,0 от начала времени тревоги (даты подачи прогноза) до времени возникновения каждого из событий прошло не более 15 суток при среднем значении реального времени тревоги 6 суток. Для района южной Камчатки был только один "пропуск цели" по магнитудному уровню М>6,5 (землетрясение 8 марта 1999 г. с М=6,9). Детальный анализ этих прогнозов представлен в разделе 2.

1.О методическом подходе к решению задачи краткосрочного прогноза времени, места и силы камчатских землетрясений в реальном времени.

Изложим в кратком виде используемый нами подход при решении задачи краткосрочного прогноза сильных камчатских землетрясений, основой которого являются, во-первых, представления о существовании в сейсмическом процессе не только случайной, но и более важной детерминированной составляющей и, во-вторых, имеющиеся данные о статистически значимой связи между космическими факторами и процессами подготовки сильных камчатских землетрясений [31-33 и др.]. Методика краткосрочного прогноза основана на выявлении в сейсмическом процессе признаков перехода от случайного, хаотического распределения сейсмических событий к их пространственной и временной самоорганизации, упорядоченности [17]. Признаки самоорганизации, упорядоченности могут проявляться в различной форме, но чаще всего связаны с появлением ярко выраженных детерминированных (повторяющихся для разных сильных землетрясений) характерных аномалий сейсмического режима, с эффектами цикличности и периодичности, с синхронизацией сейсмичности в непересекающихся сейсмоактивных объемах, с возникновением областей сейсмического затишья или активизации в виде роев землетрясений и т. д. С некоторого момента времени в благоприятных случаях на фоне выявленной упорядоченности и самоорганизации можно выявить признаки перехода сейсмического процесса к хаосу и разупорядоченности, что позволяет предположить, что в ближайшее время с более высокой, чем ранее, вероятностью ожидается сильное землетрясение. Можно считать, что такой подход в общих чертах напоминает специфическое решение задачи распознавания образов на основе метода принятия решения по комплексу разнородных по своей природе данных [20].

Таким образом, способ решения задачи прогноза основывается на выявлении последовательно во времени большой совокупности прогностических признаков в сейсмическом процессе: от признаков преимущественно случайного возникновения слабых землетрясений, когда возникновение сильного события маловероятно, до порядка, частично переходящего в хаос на заключительной краткосрочной стадии подготовки землетрясения. Другой существенной особенностью методики является использование для решения задач прогноза различного рода зависимостей сейсмического процесса от космических факторов. Хотелось бы обратить внимание на то, что мы не отказываемся от использования прогностических параметров, ранее применявшихся другими исследователями (например, выявление зон сейсмического затишья и т.д.). Новизна метода состоит только в самом подходе и комплексной интерпретации большой совокупности разнородных предвестниковых параметров, как правило, ранее не использовавшихся другими исследователями, в использовании методики прогноза времени, места и силы землетрясений не по ретроспективным данным, а в реальном времени.

Обсуждаемая далее методика краткосрочного прогноза ориентирована на события с магнитудой М

6 и более. В связи с тем, что разработки по алгоритму М6 предполагалось использовать в реальном времени, то до проверки эффективности методики, до получения в течение нескольких лет конкретных результатов прогноза и их публикации представлялось преждевременным давать описание и обоснование основных элементов методики, учитывая также ее комплексный характер, большой набор прогностических параметров и отсутствие строгой формализации. Поэтому в кратких формулировках дававшихся в 1995-2000 гг. прогнозов, как правило, отсутствовало описание методических приемов, служивших основой прогнозов и оценок сейсмической опасности в регионе. Кроме того, методика со временем совершенствовалась, дополнялась новыми элементами, которых не было по состоянию на 1995 г., когда она начала использоваться в реальном времени. Некоторые методические решения были проработаны к концу 1999 г., и только с этого времени появилась возможность ставить вопрос о строгой формализации используемого нами подхода. Некоторые методические приемы, требующие подробного описания, в этой статье не обсуждаются в связи с ограниченным объемом публикации.

Чаще всего сейсмический процесс в исследуемом сейсмоактивном объеме на длительных временных интервалах является преимущественно случайным, хаотичным, что проявляется в широком диапазоне энергии сейсмических событий. Это соответствует, как правило, такой геодинамической ситуации, при которой поступающая и расходуемая энергия, в том числе в виде относительно слабых землетрясений, сбалансирована (если не принимать во внимание накопленную потенциальную энергию в областях очагов будущих сильных землетрясений). В эти периоды по многим параметрам сейсмический процесс приближается к пуассоновскому. Многие исследователи вообще полагают, что сейсмический процесс является типично пуассоновским, случайным во времени и в пространстве. Для того, чтобы накопленная в областях очагов землетрясений потенциальная энергия реализовалась в виде сильных событий, необходимы определенные условия. Упорядоченность и самоорганизация сейсмотектонического процесса и являются, на наш взгляд, необходимыми, хотя и не всегда достаточными условиями для возникновения сильных землетрясений. В данной статье под сильными применительно к Камчатскому региону имеются ввиду землетрясения с магнитудой около 6 и более. Если в течение некоторого времени поступающая в среду энергия заметно превосходит ту, которая сбрасывается при землетрясениях, для перехода системы в равновесное состояние необходимо, чтобы часть энергии высвобождалась в виде более сильных землетрясений или криповых процессов. Нам представляется, что системе проще всего осуществить переход к равновесному состоянию при минимальных затратах энергии, что возможно, как правило, при самоорганизации и упорядоченности сейсмического процесса. Появление признаков самоорганизации указывает на то, что в системе происходит подготовка сильного землетрясения, вероятность возникновения которого заметно повышается по сравнению с предыдущим состоянием системы. В определенном смысле хорошей аналогией тому, что сказано выше, является ситуация, описанная в известной басне И.А. Крылова, когда повозка может начать движение лишь в том случае, когда лебедь, рак и щука начнут тянуть ее не в разных случайно ориентированных направлениях, а в одном и том же, т.е. лишь в случае закономерной упорядоченности, определенным образом направленной самоорганизации процесса. Понятно, что в этом случае повозка может начать движение при относительно небольших затратах энергии лебедя, рака и щуки.