地震预报:小地震表明大地震更有可能发生

准确的地震预报仍然是地球物理学家面临的主要挑战。大地震的突然和强烈震动会对基础设施造成严重破坏和人员伤亡。新西兰GNS科学公司的David Rhoades博士和Annemarie Christophersen博士利用地震前兆的地震活动模式开发了一个预测模型。他们希望使地震预测更有见地，帮助世界各地地震活跃地区的社区。

地震是地球上最猛烈和破坏性最大的自然灾害之一。每年，世界各地有数百万人受到地震的影响。建筑物可能倒塌，基础设施可能受损，地震的次生影响，如海啸和滑坡，可能同样具有破坏性。

摇晃地球
地球的地壳不是一块光滑的、单一的岩石，而是由许多被称为板块的破碎的部分组成。它们移动缓慢，以每年几厘米的速度互相擦过。摩擦和地壳不规则的岩石结构经常导致它们相互碰撞，并滞留一段时间。这就积累了大量的应变能，当板块最终再次移动时，这些储存的能量就会在突然爆发中释放出来，震动周围的地壳并产生地震。复杂的断裂和断层网络从板块边界延伸到整个地壳。在这里，当岩石被缓慢地推拉时，应变能也会积累起来，随着能量沿着断层线运动时释放，最终导致远离主板块边界的地震。

地震的性质使其本质上难以预测。没有一场地震是完全相同的，因为它们在地壳内部的深度、释放的能量以及周围岩石的反应都各不相同。科学家通过测量地震波来测量地震的震级:地震释放的能量以波的形式穿过地壳和地球中心，这些振动，也就是地震波，在世界各地都可以测量到。

多年来，地震预报一直是地球物理学界面临的一个挑战。新西兰GNS科学的David Rhoades博士和Annemarie Christophersen博士利用地震活动模式(一个地区的地震频率)开发了一个地震预测概率模型，该模型已经推进了地震研究，可以为世界各地的危险社区提供信息，有可能拯救生命。

地震主震
当发生一个大地震时，很多人都意识到它将是随后是一系列较小的地震，称为余震。这种类型的地震聚类是非常普遍的，但人们意识到较少的人们意识到在一个主要地震发生之前也存在抗震前体。这是Rhoades博士和Christophersen博士的信息可以在他们的预测模型中使用。

重大事件发生前的地震群是地震的前兆。

当一场大地震在准备阶段时，该地震将发生的地区将在地震发生前经历一系列较小的地震。这种前兆地震的聚集可能发生在大地震前的短短几个月或几十年。即将发生的地震越大，前兆就越大，周期越长，所占面积也越大。这种现象被称为前兆规模增长。

EEPAS模型
Rhoades博士和christopher hersen博士一直致力于改进基于前兆规模增加现象的地震预测模型。EEPAS模型利用前震震级、大地震震级和前震所占周期和区域之间的关系来预测特定区域内未来发生大地震的概率。该模型假定每一次观测到的地震都可能是随后发生的更大地震的前震。研究小组可以收集特定时期内的地震信息，从而做出地震预测，给出未来任何时间、地点和潜在震级发生地震的可能性。

该模型最初是利用新西兰地震的数据开发的。新西兰位于澳大利亚板块和太平洋板块之间的边界，这意味着它每年都会经历数千次地震，其中至少有100次强烈到可以感觉到。该模型利用以往地震的数据，预测了1965年至2000年间震级大于5.75级的浅层地震。通过对新西兰数据的回顾性应用，可以检验EEPAS模型的预测能力。

使用EEPAS模型
从那以后，EEPAS模型的不同版本已经应用到包括加利福尼亚、希腊和日本在内的世界各地的地震数据中。它已由定期进行地震模型试验的国际地震可预测性研究合作实验室(CSEP)小组进行评估。与其他类似设计的预测模型相比，EEPAS模型作为概率预测模型表现得更好。

对于高危社区来说，能够预测大地震更有可能发生的时间和地点非常重要。通过确保做好充分的准备来减轻地震的影响，可以挽救生命，减少对社区的损害。EEPAS模型与其他基于余震的模型结合使用，用于预测新西兰坎特伯雷地区的大地震和2016年凯库拉附近7.8级地震之后的地震。该模型用于地震后基础设施的重建和规划，需要覆盖长达100年的预测期。这给Rhoades博士和Christophersen博士提供了一个新的挑战，因为当EEPAS模型试图从几年前(一个时间延迟)开始预测时，它低估了地震发生的概率。

克服时间间隔
在他们最近的纸张中，Rhoades博士和Christophersen博士补偿了这次滞后。该问题是由缺失数据引起的。由于该模型未来需要预测数年，因此在此期间没有进入模型的前提地震数据。前提地震信息的“完整性”取决于主要地震的大小和时间滞后的长度。该模型具有两个主要组件：时间不变的组件和时变组件。该团队通过促进时间不变分量或时变组件来测试补偿不完整数据的不同方法。

EEPAS模型已应用于包括新西兰、加利福尼亚、希腊和日本在内的世界各地的地震数据。

最终，罗迪斯博士和克里斯托弗森博士发现，这两种方法的结合为跨越时间延迟做出预测提供了最好的结果。他们利用新西兰的地震数据再次测试了新的补偿模型设计。他们发现，更新后的模型表现出了很大的改进，时间延迟长达12年。基于截至2018年之前的地震数据，EEPAS模型能够每年对里氏6级至8级地震进行概率预测，直至2030年。虽然发生这种强度地震的可能性仍然很低，但比前几年要高得多，这表明至少在2030年之前，新西兰中部可能会继续经历比以前更多的地震。

EEPAS的未来
通过克服时间滞后的问题，EEPAS模型继续以其他地震预测模型突出。但是，这不是团队希望对模型的唯一改进。地震生成背后的物理是复杂的，我们对地球的动态地壳的理解不断发展。地球物理学家使用数字地震模拟器来创建合成地震数据，允许深入研究许多不同的地震场景。
在这些合成地震数据集中也可以看到前兆尺度增加的现象，即前兆地震聚集预示着即将发生的大地震。将EEPAS模型应用于这一综合数据将有助于地球物理学家理解为什么会发生这种现象。此外，将该模型进一步应用于各种地震数据将有助于发展其预报能力。

最终，对于生活在地震活跃区内的社区来说，能够提供更准确的大地震预报是非常重要的。对地震可能发生时间的预测可以使人们做好适当的准备，以减轻地震对生活和生计的影响。