Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема прогноза землетрясений 11
1.1. Обзор подходов к прогнозу землетрясений 11
1.2. Литосфера, как сложная иерархическая динамическая система 21
1.3. Предвестниковые явления в сейсмичности 23
Глава 2. Алгоритм M8S 28
2.1. Прогноз землетрясений по комплексу сейсмологических предвестников, алгоритм М8 28
2.2. Вопросы практического применения алгоритма М8 33
2.3. Алгоритм M8S - методика пространственной стабилизации прогноза. 36
2.4. Проверка устойчивости алгоритма M8S по отношению
к вариации свободных параметров 43
Глава 3. Прогноз сильнейших землетрясений мира по алгоритму M8S 50
3.1. Постановка эксперимента 50
3.2. Результаты и их обсуждение 52
3.3. Значимость результатов прогноза 60
Глава 4. Применение алгоритма M8S в регионах для прогноза землетрясений умеренных магнитуд 65
4.1. Италия 68
4.2. Калифорния 81
Заключение 87
Благодарности 89
Литература
- Литосфера, как сложная иерархическая динамическая система
- Вопросы практического применения алгоритма М8
- Результаты и их обсуждение
- Калифорния
Введение к работе
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 [GU884, And05,42, ReidlO, Костр70, Rich76, KD88]. Были созданы приборы для регистрации [МІ1880] 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 [Fr+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 10 000 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 Кособокое, 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.
Глава 1 диссертации посвящена состоянию проблемы прогноза землетрясений, В главе обсуждается вопрос о принципиальной возможности прогноза землетрясений, дается обзор подходов к этой задаче. Отмечаются положительные стороны и сложности, связанные с разнообразием подходов к данной проблеме. Здесь же приводится определение прогноза землетрясений в том виде, как оно используется в диссертации. Особое внимание уделяется общей концепции литосферы, как сложной иерархической динамической системы, в которой землетрясение рассматривается как экстремальное критическое событие, отмечающее переход системы в новое состояние. Перечисляются предвестниковые явления в сейсмичности, обсуждается возможность их применения для прогноза землетрясений.
В Главе 2 представляется новая методика среднесрочного прогноза землетрясений, алгоритм M8S. Методика базируется на алгоритме М8 [КК86] и направлена на повышение устойчивости диагностики периодов повышенной вероятности возникновения сильных землетрясений и устранение ненадежных тревог. В первом параграфе описывается алгоритм М8, реализующий подход к проблеме прогноза землетрясений, основанный на представлении о литосфере, как о сложной нелинейной динамической системе, и опирающийся на математические методы распознавания образов при анализе временного поведения комплекса сейсмологических предвестников. Далее обсуждаются вопросы практического применения алгоритма М8, в частности, возможность работы алгоритма в различных диапазонах магнитуд и в регионах с разным уровнем сейсмической активности, которая обеспечивается путем автоматической нормализации его внутренних параметров. Отмечается, что единственным внешним параметром алгоритма М8, который необходимо зафиксировать перед началом эксперимента, является положение областей исследования. Предлагается алгоритм M8S, который позволяет минимизировать субъективизм при выборе положения областей исследования и, одновременно, увеличить пространственную стабильность прогноза. Излагается схема алгоритма M8S, описываются эксперименты по проверке устойчивости алгоритма по отношению к вариации его свободных параметров.
Глава 3 посвящена применению алгоритма M8S для прогноза сильнейших землетрясений мира, М 8.0. Описывается постановка эксперимента, приводятся результаты ретроспективного тестирования алгоритма M8S на территории Тихоокеанского сейсмического пояса, которые позволили: а) получить пространственно стабилизированный прогноз сильнейших землетрясений мира при существенном, по сравнению с М8, сокращении пространственно-временного объема тревоги; б) подтвердить высокую пространственную устойчивость прогноза сильнейших землетрясений мира, полученного в рамках глобального теста алгоритма М8.
В Главе 4 описываются эксперименты по применению алгоритма M8S в отдельных регионах для прогноза землетрясений умеренной силы. Так, ретроспективное тестирование алгоритма M8S, проведенное 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 совместный российско-итальянский тест алгоритма M8S по прогнозу землетрясений Италии в реальном времени в трех последовательных диапазонах магнитуд.
В Заключении перечислены основные результаты представленной работы, обсуждается их научная новизна и практическая значимость.
Литосфера, как сложная иерархическая динамическая система
Литосфера Земли представляет собой самоорганизующуюся иерархическую систему объемов, размеры которых меняются от 107 м, для основных тектонических плит, до 10"4 м, для песчинок горных пород [Сад+82,84, Kei90]. Наиболее крупные относительные движения внутри этой системы, захватывающие большие территории, реализуются через землетрясения. Характер этих движений определяется геометрией участвующих в них блоков и разнообразием геофизических процессов, сконцентрированных в сравнительно тонких пограничных зонах между ними. Каждая пограничная зона, в свою очередь, представляет собой иерархическую систему, состоящую из меньших объемов, разделенных меньшими пограничными зонами, и т. д. . Тем самым, можно рассматривать литосферу Земли как сложную нелинейную иерархическую динамическую систему с признаками нестабильности и искать адекватное описание в рамках теории детерминистского хаоса [ВТ89, Tur97,99]. При таком подходе естественно предположить наличие интегральных эмпирических закономерностей в широком диапазоне подобия, коллективного поведения и, как следствие, возможность научного прогноза землетрясений [Кеі90].
Сейсмические процессы составляют неотъемлемую часть в динамике литосферы Земли. Хотя тектоническая энергия накапливается по всему объему литосферы, ее выделение в виде землетрясений происходит, по большей части, в местах взаимодействия литосферных плит: в зонах субдукции, коллизии, на срединноокеанических и трансформных разломах. Известны и так называемые внутриплитовые землетрясения, природа которых пока менее изучена. За исключением некоторых детально исследуемых территорий, таких, например, как Паркфилд в Калифорнии, землетрясения остаются на сегодня единственными наблюдаемыми проявлениями поведения нелинейной иерархической системы, которые систематически регистрируются по всей территории Земли в течение длительного промежутка времени. Землетрясения не являются независимыми событиями, они взаимосвязаны между собой посредством сложных динамических процессов происходящих в литосфере. Так, большие землетрясения обычно сопровождаются многочисленными афтершоками, которые каскадом перераспределяют энергию от главного толчка вниз по иерархии. И наоборот, форшоки больших событий, когда они случаются, есть проявление обратного каскада энергии от сейсмического фона вверх к основному толчку на последнем этапе его подготовки.
Даже на разломах землетрясения не могут происходить когда угодно и где угодно из-за естественных препятствий, постоянно возникающих в процессе движения блоков земной коры. Система разломов и блоков может находиться в состоянии геометрической несовместности по отношению к тектоническим движениям [GKJ96]. Отдельное землетрясение может как «открыть» систему разломов для дальнейшего движения блоков, так и «закрыть» ее, сделав последующее перемещение трудноосуществимым. С течением времени система приспосабливается и самоорганизует поток движения на всех уровнях иерархии.
Особенность динамики литосферы состоит в том, что накопленные в ней напряжения могут быть сброшены как посредством землетрясения (катастрофа), так и без него (крип). Не существует точных уравнений, описывающих поведение сложной динамической системы, каковой является литосфера. Детальное предсказание поведения такой системы в принципе невозможно. Тем не менее, возможно предсказание экстремальных катастрофических событий, если исследовать систему в целом на основании анализа поведения осредненных параметров [FS87, Кга93, КеіОЗ].
Вопросы практического применения алгоритма М8
В алгоритме M8S зафиксированы следующие значения свободных параметров: радиус малого круга г=28 км, пространственный шаг сетки 5=1.OL (L - линейный размер очага прогнозируемого землетрясения), параметр кластеризации «=75% от всех сейсмически активных узлов из квадрата сетки 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=0.3 год" 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.
Существует еще одна важная модификация, не использовавшаяся прежде в практике применения алгоритма М8, которая была введена в алгоритм M8S. Это параметр, определяющий размер скользящего временного окна At используемой части данных. До недавнего времени не было необходимости во введении такого окна по причине достаточно ограниченного временного интервала каталога, пригодного для применения. Так, в глобальном тесте алгоритма М8 использовался весь имеющийся в распоряжении отрезок каталога NEIC от начала, определяемого полнотой (с 1963 года), до текущего времени. Однако со временем, по мере роста каталога, параметры, отвечающие за активность (N) и ее отклонение от долговременного тренда (L), отсчитываемого от начала, очевидно, все больше сходятся и утрачивают относительную информационную независимость. Для сохранения уровня информационной независимости необходимо зафиксировать величину временного отрезка каталога, анализируемого алгоритмом. Внутреннее требование алгоритма М8 предусматривает минимальный отрезок используемого каталога длинной в 22 года (12 лет необходимы для надежного определения параметров всех функций алгоритма , и 10 лет для устойчивого определения понятия аномалии текущего состояния). В алгоритме M8S начало мониторинга задается равным 22 годами после начала каталога, а затем «скользящий период» исследования At фиксируется на величине в 30 лет.
Отметим, что алгоритм M8S работает, вообще говоря, с переменным набором кругов исследования в отличие от алгоритма М8, в котором количество кругов и их расположение фиксируется перед началом эксперимента. Это обусловлено способом выбора локально сейсмически активных мест, используемых в качестве центров кругов исследования, на основе анализа каталога в скользящем временном окне. С возрастанием представительности каталога увеличивается область, где возможно применение алгоритма. В то же время, локальное затишье сейсмической активности может привести к сокращению этой области. Однако, как и в стандартной схеме, не представляется сложной проблема мониторинга тревоги в любой конкретной точке исследуемой территории.
Выбирая локально сейсмически активные места в качестве центров кругов исследования алгоритма M8S, мы добиваемся расположения областей исследования вдоль осей сейсмических поясов. Однако такая процедура не гарантирует от всех противоречий связанных, с несоответствием достаточно большого размера круга исследования размеру попавшей в него части сейсмической зоны. Рассмотрим, например, случай изолированного в пространстве локально активного участка территории, удаленного от основного сейсмического пояса на расстояние чуть меньше радиуса круга исследования. Уровня сейсмической активности в круге исследования с центром в этом месте может, тем не менее, хватить для формального применения алгоритма M8S. При этом диагностика повышенной вероятности возникновения сильного землетрясения будет проводиться на основе анализа процессов, происходящих на двух небольших и, возможно, тектонически-независимых сейсмических территориях. Возможно, более адекватной была бы процедура выделения узлов сетки в качестве центров кругов алгоритма M8S, которая следит за сохранением достаточно высокого уровня сейсмической активности в иерархии последовательно расширяющихся кругов.
Результаты и их обсуждение
Параметры основных толчков с магнитудой 8.0 и выше, произошедших за исследуемый период, а также сравнение результатов работы алгоритмов М8 и M8S на территории Тихоокеанского сейсмического пояса представлены в таблицах 3, 4.
Из таблиц 3 и 4 видно, что наборы предсказанных и пропущенных землетрясений при работе алгоритмов М8 и M8S на территории Тихоокеанского сейсмического пояса практически совпадают. Использование алгоритма M8S 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 M8S, говорит в пользу высокой пространственно-временной стабильности диагностики по М8 и косвенно опровергает гипотезу случайного прогноза. Исключение составляет Мексиканское землетрясение 19.09.1985. Тревога в круге из Глобального теста М8, давшая прогноз на это событие, является единичной 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.
Пространственно временное распределение тревог, полученных по алгоритмам М8 и M8S в 1985-2003 гг. на западе Тихого океана для Мо=8.0 показано на рисунке 3. Видно, что распределения тревог в двух тестируемых алгоритмах в целом похожи. Уменьшение объема тревог в алгоритме M8S достигается, главным образом, за счет уменьшения их продолжительности, а также за счет сокращения числа ложных тревог. Наиболее значительное сокращение достигнуто для региона Юго-Восточной Азии, а также Бонин-Марианской сейсмической зоны.
Отметим, что не всегда пространственно устойчивые кластеры тревог влекут за собой сильное событие. В качестве примера можно указать три продолжительные ложные тревоги, объявленные в течение исследуемого периода времени алгоритмом M8S: одна на юге Японии и две на Филиппинах. (Внутри одной из этих тревог произошло событие из предыдущего магнитудного диапазона:
Филиппины, 17 мая 1992, М=7.5.) Такие тревоги должны стать предметом дополнительного исследования, поскольку их идентификация может существенно повысить эффективность прогноза. Не исключено, однако, что наличие «ложных» тревог является естественным объективным следствием динамического процесса, отражающим возможность перехода системы разломов и блоков из одного состояния в другое, минуя катастрофу.
Динамика развития тревоги по алгоритму M8S с 01.07.1988 (за 5 лет до сильнейшего события) по 01.01.1996 проиллюстрирована на рисунке 4 на примере участка Бонин-Марианского желоба, где 8 августа 1993 года произошло землетрясение с магнитудой 8.2. 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, круга исследования в состоянии тревоги по алгоритму М8 и, одновременно, не произошло ни одного сильного землетрясения.
Этот пример показывает, что тревога, идентифицированная Глобальным тестом алгоритма М8 в одном из кругов исследования на участке Бонин-Марианского желоба (01.07.1986 - 01.01.1996), имеет неоднородную по времени структуру. Начало ее (до 01.01.1991) сформировано отдельной, изолированной в пространстве тревогой; продолжение же, включающее сильное событие, образовано тревогой, находящейся в центре большого пространственного кластера тревог. Этот пример иллюстрирует механизм уменьшения пространственного временного объема тревог в алгоритме M8S по сравнению с алгоритмом М8. Одновременно он показывает, что сильнейшее землетрясение предсказывается устойчивым во времени и достаточно большим по пространству кластером тревог.
Калифорния
Алгоритм M8S с параметрами, зафиксированными по результатам анализа сейсмичности Италии, был протестирован на данных по территории Центральной и Южной Калифорнии в двух магнитудных диапазонах: М6.5+ и М7.0+ [РК02, RK02b]. Использовался каталог NEIC [GHDB89], полноты которого в этом районе за период с 1963 по 2001 годы достаточно для использования стандартных параметров активности алгоритма М8: 7V/=10 и N2=20 основных толчков в круге в год. Поскольку для 93% событий из рассматриваемой территории в каталоге NEIC приводится значение локально-калиброванной магнитуды Ml, магнитуда М в расчетах определялась однозначно в соответствии с приоритетом Ml» Ms » mb » Мр, {Мр - прочие магнитуды).
Моделировался эксперимент по прогнозу вперед, для чего расчеты по алгоритму M8S относились к периодам, начинающимся через каждые полгода с января 1985 года по июль 2001 года в кругах, центры которых автоматически определялись по пространственному распределению эпицентров землетрясений малых магнитуд на территории 30N-38N, 127W-112W.
На рисунке 12 показаны эпицентры землетрясений с магниту дой 6.5 и выше, которые произошли с 1985 по 2001 годы на исследуемой территории. Результаты эксперимента суммированы в таблице 11: пять из шести землетрясений, произошедших на исследуемой территории, предсказываются алгоритмом M8S, одно пропускается. В таблице 11 приведены параметры этих землетрясений.
На рисунке 14 проиллюстрирована работа алгоритма M8S при прогнозе землетрясения Northridge, 17.01.1994. Из рисунка видно, что в окрестности будущего эпицентра присутствуют несколько тревог алгоритма М8, которые формально предсказывают это событие. Но все они являются единичными, и поэтому исключаются алгоритмом M8S из финальной области тревоги.
В таблице 12 суммированы результаты ретроспективного применения алгоритма M8S на территориях Италии и Калифорнии. Всего предсказано 17 из 24 сильных событий. Пространственно временной объем тревог варьируется от 24% до 40%. Из таблицы 12 видно, что значения пространственно временного объема тревог в Калифорнии примерно в полтора раза меньше, чем в Италии. Одной из причин этого может быть использование в данном эксперименте каталога NEIC, представляющего более надежные и однородные сейсмические данные по сравнению с итальянским каталогом. Это позволило работать со стандартным для М8 более высоким порогом среднегодовой активности в кругах исследования, что, по-видимому, сказалось на диагностике тревог, увеличив ее стабильность и надежность. 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.
