Анализ сейсмических паттернов для прогнозирования магнитуды крупнейших афтершоков

Ассоциированный профессор Цзяньцан Чжуан и заслуженный профессор Ёсихоко Огата из Института статистической математики (ISM) в Японии совместно с коллегами разработали метод, который может прогнозировать вероятность того, когда и где могут произойти афтершоки, и насколько сильным будет самый крупный из них. Их выводы были опубликованы 6 сентября 2019 года в журнале Nature Communications.

Поскольку афтершоки, следующие за основным толчком, зачастую оказываются более катастрофическими, способность точно предсказать их интенсивность может помочь спасти жизни. Многие сильные землетрясения сопровождаются последующими крупными толчками магнитудой, сопоставимой с исходной или даже превышающей её. Повторяющиеся землетрясения наносят накопительный ущерб уже ослабленным зданиям и инфраструктуре, что делает прогнозирование их возникновения критически важной задачей для гражданской защиты.

Новый метод позволяет прогнозировать магнитуду самого крупного афтершока в будущем временном интервале в режиме реального времени на основе истории сейсмической последовательности. Он анализирует паттерны данных от конкретного землетрясения, комбинируя два статистических метода (байесовскую статистику и теорию экстремальных значений) и интегрируя данные в модель афтершоковой последовательности эпидемического типа (ETAS). Этот метод был успешно применён для анализа последовательностей землетрясений в Кумамото (Япония) в 2016 году и ретроспективно предсказал вероятность крупных последующих толчков.

«Мы понимаем, что невозможно сделать точные предсказания, когда и где произойдёт разрушительное землетрясение, из-за присущей случайности в возникновении землетрясений и наших ограниченных наблюдений за подземными процессами. Но возникновение землетрясений также не является полностью случайным», — сказал Чжуан. «Эта работа выполнена с использованием нашего понимания кластеризации землетрясений, которая является наиболее предсказуемым компонентом сейсмичности».

Исследование развивает более раннюю работу, опубликованную в Scientific Reports в 2013 году, которая использовала формулу Омори для прогноза крупных афтершоков в течение одного дня после главного толчка. Новая модель на основе ETAS является более продвинутой и применима к случаям с несколькими крупными землетрясениями, как в Кумамото, и помогает получить стабильные результаты как можно быстрее, используя априорные знания.