使用长期故障记忆的更真实的地震概率模型

地震学家通常认为断层上的大地震是相当有规律的，下一次地震发生的时间与前两次地震之间的时间大致相同。不幸的是，地球通常不会那样运作。虽然地震有时会比预期来得早或晚，但地震学家并不总是有办法描述这一点。

现在他们做到了。由地震学家和统计学家组成的西北研究团队开发了一种地震概率模型，该模型比目前可用的模型更全面、更现实。新模型不只是使用过去地震之间的平均时间来预测下一次地震，而是考虑了先前地震的特定顺序和时间。它有助于解释一个令人费解的事实，即地震有时会成群发生——它们之间的时间相对较短的组，间隔较长的时间没有发生地震。

“考虑完整的地震历史，而不仅仅是随着时间的推移和自上次地震以来的平均时间，将有助于我们预测未来地震何时发生，”威廉·迪林地球与行星科学教授塞思·斯坦说。温伯格文理学院。

“当你试图计算出一支球队赢得一场球赛的机会时，你不想只看最后一场比赛和长期平均水平。回顾最近的比赛也很有帮助。我们现在可以对地震做类似的事情。”

这项名为“使用长期故障记忆的更真实的地震概率模型”的研究最近发表在美国地震学会公报上。该研究的作者是Stein、西北大学教授BruceD.Spencer和最近的博士生。毕业生JamesS.Neely和LeahSalditch。Stein是西北大学政策研究所(IPR)的教员，Spencer是IPR的教员。

“地震就像一辆不可靠的公共汽车，”现就职于芝加哥大学的尼利说。“公共汽车可能计划每30分钟一班，但有时会很晚，有时会太早。地震学家认为，即使地震很晚，下一次地震也不太可能提前到达。相反，在我们的模型如果晚了，现在更有可能很快来。而且公共汽车越晚，下一辆车就会越早来。”

传统模式与新模式

自1906年大地震摧毁旧金山以来使用的传统模型假设断层上的缓慢运动会产生应变，所有这些都会在大地震中释放。换句话说，断层只有短期记忆——它只“记住”了最后一次地震，而“忘记”了之前的所有地震。这一假设用于预测未来地震何时发生，然后用于预测地震水平的灾害地图，抗震建筑应针对这些地震水平进行设计。

然而，“大地震不会像发条一样发生，”尼利说。“有时我们会看到几次大地震在相对较短的时间内发生，然后在很长一段时间内什么也没有发生。传统模型无法处理这种行为。”

相比之下，新模型假设地震断层比地震学家假设的更聪明——具有更长期的记忆。长期的断层记忆来自这样一个事实，即有时地震并没有释放随着时间的推移在断层上积累的所有应变，所以一些在大地震后仍然存在并可能导致另一次。这解释了有时成群发生的地震。

“地震群意味着断层具有长期记忆，”现在在美国地质调查局工作的萨尔迪奇说。“如果大地震已经过去很长时间，那么即使在发生另一次大地震之后，断层的‘记忆’有时也不会被地震抹去，留下遗留的应变并增加发生另一次地震的机会。我们的新模型计算地震这样的概率。”

例如，尽管圣安德烈亚斯断层莫哈韦沙漠段的大地震平均每135年发生一次，但最近一次发生在1857年，仅比1812年发生一次晚了45年。尽管使用传统模型预计不会发生这种情况，新模型表明，由于1812年地震发生在距上一次1508年地震304年的间隔之后，剩余应变导致1857年发生的地震比平均水平要早。

“过去地震的具体顺序和时间很重要，这是有道理的，”统计学教授斯宾塞说。“许多系统的行为取决于它们长期以来的历史。例如，你扭伤脚踝的风险不仅取决于你最后一次扭伤，还取决于之前的扭伤。”