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【转帖】为什么地震局不能预报地震(转载)

发布于:2013-04-23 02:12来源:金坛阳光旅行社 作者:ujintan.net点击:

  在2011年,国际地动预测委员会(International Commission on Earthquake Forecasting for Civil Protection, ICEF)的一个总结指出“这样的研究在要领论上有很大的改造空间”,出格是:
  固然,乐成掷中到地动的预报有许多,可是,今朝没有一种预报要领可以或许担当得住统计学检讨,所以我能领略地动局不做地动预报,固然他们一直在举办相关数据的监测。这个检讨步调如下:
  声称利用超自然要领来举办大地动预报的环境很常见,但并不行信,激发的回声也不大。可是,用科学甚至伪科学要领做出的预报,则很是大概激发严重的社会和经济损失,以及科学家和当局部分的困顿。


  这样的方案天天会耗损70亿美元。假警报(包罗警报后打消)也会粉碎警报的可信度,从而对将来警报的执行效率发生不良影响。
  一些衡量的对象可以看这个表格:
  “All predictions of the future can be to some extent successful by chance. 所有对将来的预测都可以通过几率取得必然水平的乐成。”——Mulargia & Gasperini 1992
  134

  不宣布警报



  一个地动预报要有意义,必需足够精确,以包管为了筹备抗灾而造成的特别本钱,包罗日常糊口和贸易勾当的损失,并且,也必需足够实时,使得应对筹备可以或许来得及。另外,地动预报还必需靠得住,因为错误警报和取消警报,不只会淹灭不须要的经济资源,并且也会粉碎任何警报自己的可信度和结果。
  甚强Major

  无



  >=8.0

  真地动了
  尽量下列没有一个地动先兆能令人信服地被认为是乐成的,但它们揭示了各类差异种类的可以被检讨的现象,以及被附加在任何一个大概先兆陈诉上的乐观立场。

  内容来历:
  FAR = b / (a+b)

  正如前面所说,科学是一种立场,所以直接否认民间对某些纪律模式的总结是差池的。我的立场是:假如有人能总结出前人没有总结出的模式纪律(无论是对前人要领的应用照旧组合式应用),可能,发现出一种前人没颁发过的预报要领,请把你的要领果真颁发,接管严格的检讨。这才是遍及造福人类的做法。
  二、地动今朝可以或许被预报吗?
  世界范畴内每年值得留意的地动包罗:1次震级大于便是里氏8级的地动(2007年破例,产生了4起),以及其他约15次的里氏7.0-7.9级的地动(2010年破例,产生了23起)。另外,据美国地质勘察局(USGS)测算,每年里氏6.0-6.9级的“强”地动有134起,里氏5.0-5.9级(“所有人有感,许多人感想畏惧”)的“中”地动有约1300起,里氏4.0-4.9级的“弱”地动则预计有13000起。震级小于4的地动,只有一些人能感受获得,大概不被认为是地动的,每年会高出一百万次,大致地说,就是每小时会产生150次。
  “对付许多声称的先兆回响,陈诉的视察数据存在抵牾,不能通过一个严谨的统计学评判。一个相关的问题是宣布功效的时候成见于乐成的功效而隐去了失败的功效,所以要领的假阴性判定(发生了地动可是没有该先兆发生)的数量不能被查明。另一个问题是普遍缺乏对视察的时间序列发生的噪声程度的基线研究。”
  对那样的现象的科学调查长短常有限的,因为举办尝试很是坚苦,更不必说举办再现了。不外在1992年有个很偶尔的案例:一些生物学家在研究蚁群行为的时候,美国加州兰德斯地动可巧产生在了100公里以外。固然地面激烈地动动着,但这些蚂蚁看上去对这个震动并不在意,就和任何先兆一样。





  6.0-6.9
  强Large


  没有地动
  这个预报的要领必需明晰指按时间、所在、震级的区间信息,也就是说,可以不消很准确可是应该指明范畴。


  地动预报(earthquake prediction)凡是被界说为“在必然限定条件下,指出一次将来地动的时间、位置和震级”,出格是指“在一个区域内里的下一次强震”。这个界说可以和地动预测(earthquake forecasting)相区别开,后者是针对给定的区域几年或几十年内,对有粉碎性的地动灾害的一般性的包罗频度和强度的概率评估。进一步地讲,地动预报又和及时地动预警系统有所区别,后者是在检测到一个强震之后,在很短的时间内给邻近地域提供警报的系统。


  作为民间机构宣布地动预报其实是不当当的,因为我们还糊口在一个非典时期会去抢盐,流感时期会去抢板蓝根的时代——不外大概不管是哪个时代,做这种工作总会有市场的吧,或许。
  震级(Magnitude)
  一共有4个量需要统计:a. 判定有地动,实际掷中;b. 判定有地动,实际没掷中;c. 判定没地动,实际有地动;d. 判定没地动,实际没地动。这内里最容易被公共忽略的量是b,一旦一种要领被确切地果真描写出来,在一连不中断对要领检讨的进程中,b的值很容易使得整个要领“不比一个简朴的揣摩”更有效。

  5.0-5.9

  以下为原帖内容,来自新浪blog。




  H = a / (a+c)
  显著性




  伊利何在2世纪写下了这段文字,约莫在事件产生的500年后,所以他的几多有点理想色彩的爆料一定和一些传说故事有关,并不是他眼见到的。


  a 正确预报有地动





  这个要领需要可以或许用确切的语言描写出来,使得别人可以或许通过同样的要领来举办反复检讨——所以,一方面,要领只可以或许包括别人也可以或许得到的客观的信息,而不能只是一个小我私家的直觉可能某种不能用语言表述的图表模式、灵机一现之类的;另一方面,对付模式判定的阈值的选取,也该当有一个得当的描写,使得别人可以或许用同样的要领判定地动是否会产生。



  逆境:警报?照旧不警报?
  “... the first quake prediction / oft mistaken for fiction, / was the cow jumping over the moon. 常常被小说误会的第一个地动预报要领,是调查牛跳过月亮(译注:这个囧梗的出处是英语儿歌Hey Diddle Diddle)。”——Ralph Turner 1993
  弱Small



  为了证明其有效性,预报地动的要领必需颠末适当要领的检讨。被检讨的地动预报要领必需能清晰提供时间、所在、震级。提供的这三个量该当能明晰表述为一个范畴(一个数据窗口,可能误差限),可能一个加权函数,可能某种限定范畴的法则。这样,就没有关于一些出格的事件包括在可能不包括在预报傍边的疑问了,从而所要检讨的预报要领也不能回首式地包括它所错过的地动,可能让本身的预报显得更具有显著性。为了揭示一个要领是“预报”而不是“后报”,它也必需在事件产生前给出。为相识除散弹枪式的平常预报和多重预报,预报的功效必需完整地颁发,无论是乐成的照旧失败的。


  要给地动预报下界说,首先要思量两个问题,就是“预报”和“地动”各自的界说别离是什么。这看起来好像无关紧急,尤其是“地动”的界说——理解只要看看地有没有震就好了。可是,在地动活泼的地域,频发的地动使得哪里的人基础就不觉得意。
  困顿是,就算增加的地动勾当预示了一个给定区域即将会产生地动,也没有步伐明晰知道哪里将什么时候以什么震级呈现大地动。假如科学家和当局知道(只是打个例如)在某个地域在一两天内有80%的几率会有震级大于6级的强震,他们可以或许知道宣布警报长短常有长处的。可是,假如这个几率只有5%,那么值不值得冒粉碎公众糊口和经济运作,造成大概的惊愕,以及使得将来的警报可信度受损害的风险呢?
  7.0-7.9





  ~13000


  地动预报
  先兆
  1





  在20世纪70年月,科学家们对付一些预报地动的要领持很是乐观的立场,可是90年月的时候,这些要领的一连失败使得一些科学家对付可否预报地动发生了质疑。在20世纪末,争论仍然存在,一些科学家认为只要有足够多的资源,预报是大概的,但另一些就认为预报地动从本源上就是不行能的。

  作为地动学的一个分支,地动预报的要领照旧一个不成熟的技能,因为它根基原则上尚且还不能精确预报一个地动的位置、日期和震级。这个规模一直在探寻一种用来预报的靠得住的根基道理,无论是履历主义的先兆,照旧一些趋势或模式。




  “……假如记录到异常的数据,一个“地动评估委员会”(Earthquake Assessment Committee, EAC)将在2小时内集结完毕。30分钟内,委员会必需给出玄色(发出警报)可能白色(不发警报)决策。前者的话,首相将会宣布警报,封锁包围7个县区域内所有高速公路,列车,学校,工场等等。东京市也将有效率地遏制运行。”
  二、预报要领

  d 正确预报没有
  更多的信息请看翻译的部门吧,因为我完全是外行,所以翻译的错误也是不免,接待列位读者指正。别的因为wiki页面上的一些名流名言大概会有一些“成见”,所以附上原文,请读者客观对待。

  假如颠末上一步的统计验证确认一种预报要领,比简朴的揣摩更显著地有效的话,那么科学界将会认可这种要领。



  F = b / (b+d)
  SR = a / (a+b)


  宣布警报


  视察环境




  到底地动能不能预报呢?作为纯外行的我很好奇,昨天以为wiki上面的earthquake prediction的词条根基上表明白我的狐疑,于是昨天就翻译了一下。没想到本日雅安地动了,在给同胞祝福之余,我以为有须要把翻译的对象分享一下。

  有
  4.0-4.9








  看到这些功效,你大概会对那么多陪伴强震的动物异常的先兆的陈诉暗示惊奇。那些陈诉经常被各大媒体广为报道,而且以一种动物预知了地动(凡是体现了一些“第六感”可能其他什么未知本领)的形式举办播报。可是,时间点的要素很是值得留意:这个警报能做到什么水平呢?地动是通过多种地动波来流传的。P波(primary wave)在地壳中流传的速度是S波(secondary wave)的两倍,金坛旅游,所以地动产生后,P波先达到一个所在。间隔越远,这两个波之间的时间差就越大。对付一个强到几百公里外都能感觉到的地动(里氏震级或许大于5),这两者的时间差可以有几十秒。P波较量弱,常常被人所忽略掉。所以,在2011年弗吉尼亚州5.8级地动前5到10秒,华盛顿国度动物园的动物预警迹象无疑是由P波引起的。作为一种地动已经产生了之后才发生的告诫信号,这不那么能算作一种预报要领。

  误报有地动而地动没有产生的假警率(false alarm ratio, FAR)为
  15
  一旦把一种要领所作出的所有预报次数,分类地填入这个表格傍边,这个要领的机能就可以计较出来了。好比,预报的乐成率(success rate, SR)为


  假如低落表中粗线代表的发出警报阈值,那么地动的时候没做筹备的大概性也减小了,潜在的生命和工业损失也减小了。然而,这样增加了假警报的数量和本钱。假如这个阈值设定为十次有一次精确,那么剩下的九次就是假警报。这样高的假警报比例自己就是一个民众政治问题,此刻也还没能办理。为了制止这种“非黑即白”的响应机制,美国加州地动预测评估委员会(California Earthquake Prediction Evaluation Council, CEPEC)利用的一种通知方案是:对大概产生的强震(里氏7级或以上),以4种概率预警级此外方法提供短期的通告。
  错误率(false alarm rate, F),也就是没产生地动而被错误报有地动的比率,为
  假警报:警报、惊愕、经济粉碎的本钱。假如许多环境这样的话?增加了假警报的本钱。

  本文将调研:地动预报的本质和坚苦,判定一个预报要领乐成的尺度,今朝已经呈现的预报要领,以及呈现过的一些值得留意的预报。

  为什么需要严格检讨呢?因为汗青上“乐成预报地动的次数实在是太多了”。只有果真颁发,才气检讨那两种错误——“b. 判定有地动,实际没掷中”和“c. 判定没地动,实际有地动”——到底是不是比一个简朴揣摩更少。虽然我没有说,b和c必然是某些民间预报者存心瞒着不报了,实际环境很大概是,他们的调查刚好遗漏了这部门的功效。
  三、看待民间预报者的立场?



  中Moderate
  b 误报有,假警报(范例I错误)



  正常状态:没损失,没粉碎,没警报激发的本钱


  一些大概地动先兆——好比溘然增加的地动勾当——大概只有几小时预警时间,审议和商量的时机很少。如同短期地动预报的目标是使得应急方案可以或许淘汰灭亡和粉碎,假如不能对一个大地动举办预警可能至少对劫难举办核实的评估,将会造成法令责任的追究甚至激发政坛清洗。可是给出一个地动警报——“狼来了!”——假如没有产生的话,同样会造成损失。这不光是应急法子的耗费,并且也会粉碎人民糊口和经济运行。Geller描写了日本拟定的筹备方案:


  有







  一、什么是科学的立场?

  一个地动的先兆可以是在一个地域内里,可以或许有效警示即将到来的地动的紧要水平可能强度的异常现象。轶事一样陈诉过的地动先兆数量上千,个中一些能追溯到古代,每一次强震之后,都有异常事件的陈诉。科学文献内里的地动先兆也有上百例陈诉,涉及的规模“从高层大气物理学到动物学”。可是,个中没有一样要领表白它比蒙出来的更乐成。在20世纪90年月初,地动研究组织(IASPEI)征求了一个“重大地动先兆的劈头列表”的提名,最后只征询到了40个,个中又只有5个被选择为大概的重大先兆(有两个是基于一次调查获得的)。



  地动前有很是多的异常现象的陈诉,尤其是异常的动物行为。最早的记实之一是来自古罗马时期的作家克劳狄乌斯.伊利安(Claudius Aelianus)关于希腊赫里克城(Helike)在公元前373年被地动和海啸摧毁的形貌:

  c 遗漏预报(范例II错误)
  一个预报(或称“警报”)报出可能不报出,对应的地动可以有产生和不产生两种环境。这些可以列在这样的统计表格中:




  对付恒久一点的预测的陈诉,就难能有经得起检验的了。在20世纪80年月有一个有趣的故事,圣何塞信使报(San Jose Mercury News)上丢失宠物告白的岑岭期会增加70英里外的圣何塞地动的几率。这长短常具有可检讨性的假说——能量化,方针明晰,数据果真——然后在1988年Schaal举办了检讨,发明个中并没有相关性。另一个研究查阅了在地动前陈诉给一个热线的动物异常行为,发明陈诉的案例并没有跟着接下去要产生的地动而有所增加。



  固然一个特定的地动实际上产生与否,看上去足够用来评估一种预报要领的有效性了。可是,科学家们知道无论再小的概率,也会有时机“幸运地”产生。所以说,一种预报要领只有能在概率上高出一般时机式的乐成的时候才被认为是具有显著性的要领。所以他们利用了统计的要领去抉择一个预测出来的地动是否会产生的概率(零假设检讨,null hypothesis),从而检讨一个可能一系列预报和真实的地动相关水平有几多。

  每年产生的地动(Quakes per year)


  “Only fools and charlatans predict earthquakes. 只有傻逼和骗子才预报地动。”——Charles Richter 查尔斯.里克特(译注:里氏震级的拟定者)


  “赫里克在消失前五天,城里所有的像老鼠、貂、蛇、蜈蚣、甲虫那样的动物,都逗留在了通往凯里尼亚(Keryneia)的路上…但当这些动物们分开之后,大地动在夜间产生了。都市下陷了,一个滔天巨浪涌来,赫里克就消失了…”
  因为不提防带来更庞大的损失
  1319
  在更早些的研究里,研究者们在美国加州的两个地动活泼区监督了啮齿动物群。在研究的进程中有数次中等局限的地动,一些异常的行为被调查到。然而,这些异常行为和其它一些因素同时产生,并不能说明和地动有什么接洽。
  掷中率(hit rate, H)为

  极强Great
  在贴正文之前,先开门见山地总结一些对象吧:

  一、地动预报问题


  结论
  每年世界上城市产生高出7000次大于便是4.0震级的地动,乐成地举办琐碎的地动预报是很容易通过运用足够遍及的时间、所在、震级的参数信息来得到的。可是,这样的“乐成预报”并不是有意义的。大地动凡是在产生之后,都有陈诉称它们被精确预报了,或至少是精确预测了,然而,这些乐成预报傍边,没有一个能在严谨观测下获得确认要领有效。







  在如此频繁的地动下,一些欺骗性的预报要领都可以看上去比实际环境更乐成。好比说,有些预报没有指明所在、时间、震级等参数的一个或多个,随后再按照实际产生的地动举办批改。这样的“预报”更应该叫做“后报”。另一种环境是“平常地预报”,这是可以做到的,因为在那么多的地动数量下,很是大概可以找到某个时间所在产生的地动与之切合。这样确实就是预报,但却是意义不大的,对付给“下一个强震”做筹备没有什么辅佐。尚有一种环境是“多重预报”,这些预报统计上是不正确的,而用来证明要领正确的仅仅是来自个中一些乐成的例子。

  最容易误解的是把“科学”和“真理”等同起来。其实科学只是一种看待常识的立场,它汇报我们应该如何去检讨、质疑、接管常识。
  界说和有效性



  动物行为


  零假设必需小心地举办选择。好比,许多研究只是简朴地假定地动是随机产生的,而实际环境并非如此,它们凡是聚积在一起产生了。出格地,5%的地动是在“同一个地域”产生地动后“不久”陪伴而来的同震级或更大震级的地动。只是简朴地按照产生了的地动预测该地域随后会产生地动就会有或许5%的乐成率。这或许没有一个遏制的时钟精确率那么高,可是轻微地比纯粹靠命运蒙要高一点。雷同地,许多“乐成”发明白地动先兆可能预报要领的研究,被雷同这样的判定要领泛起出是有缺陷的。


  次数(Number)



  译注:固然这个类比不大得当,不外译者认为举一个贝叶斯公式的例子,有助于读者领略统计结论和直觉的差别可以很是大。好比说,有一个要领可以用来检测吸毒者,这个要领很是有效:当被检者吸毒时,每次检测呈阳性的概率为99%,当被检者不吸毒时,每次检测呈阴性的概率是99%。可是假如某次对一大群人举办检测,先验已知只有0.5%的人吸毒。那么,个中一小我私家,被检测到阳性,他吸毒的概率是几多呢?谜底是33.2%。这个功效反而表白该人不吸毒的大概性大。所以——许多医学上的检测,假如查抄出了阳性,必然需要复查第二次,就是因为这个原因。

  筹备法子和缓了地动带来的庞大损失(偶然发出警报的本钱)
  一种“科学”的预报要领该当基于某种自然进程,而且可以或许被表述出来,从而其他研究人员可以用同样的要领取得同样的功效。同时,对付预报的置信度也但愿在预报中被表述出来,以概率的方法(下面会举办接头)。
  水平(Class)


  无


  预测环境

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