3.1 地震短临动态跟踪综合预测方案达到中短临异常指标
3.1.1 中期异常指标
利用式(2)和(3)对已通过R信度检验的8条单项前兆异常指标(表2)进行综合计算处
图3 2011年5月31日腾冲4.7级震群地震序列M-t(a)、h值(b)和1986年以来4.5~4.9级地震窗空间分布图(c)
Fig.5 The M-t chart(a)and h-value(b)of Tengchong M4.7 earthquake swarm series on May 31,2011,and spatial distribution of seismic active windows of M4.5~4.9 earthquakes in Tengchong from 1986(c)
理,形成滇西实验场区(24°~28°N,98°~102°E)M≥5地震危险性综合判定量化指标。选用通过R检验的8条单项前兆异常指标异常台项数(Yi)作为基本参量,用相应权重(Wi)集成方法对其进行综合计算处理。综合概率为
Pm=∑ni=1WiYi.(2)
各参数的权重由对实际预报贡献大小决定:
Wi=(1/(Ei))/(∑1i=11/(Ei)).(3)
式中,Ei用地震虚报率和漏报率之和表示。
表2 滇西实验场M≥5地震危险性综合判定量化指标预报效能参数表
Tab.2 Prediction efficiency parameters for seismic risk comprehensive judgment quantitative indexes of M≥5 earthquakes in the experimental site of the western Yunnan area
图4 滇西实验场M≥5地震综合判定量化指标概率值
Fig.4 Probability value for comprehensive judgment quantitative indexes of M≥5 earthquake in the experimental site of the western Yunnan area
综合概率值达到预报阈值0.53时(杨芬,吴国华,2012),其后6个月左右滇西实验场区存在发生M≥5地震的危险性(图4、表3),而且一般对应2次5≤M<6地震或1次M≥6地震,只有1996、1997年丽江余震例外。综合指标漏报2001年楚雄5.1级、2009年宾川5.0级和2010年元谋5.1级地震。综合指标对应率15/19=0.79,概括率为15/17=0.88,R实=0.405,R理=0.247,R实>R理。
1992年以来综合概率值对应M≥5地震15次,其中6次映震时间为3个月内,8次映震时间在6个月内,1次映震时间6.2个月。最短映震时间为0.3个月,最长映震时间为6.2个月,平均映震时间为3.4个月。滇西实验场M≥5地震综合判定量化指标概率值对滇西实验场区M≥5地震6个月内中短期预测有较好的指导意义。
表3 滇西实验场综合概率值和M≥5.0地震相关性统计表
Tab.3 Correlation statistic between comprehensive probabilities value and M≥5.0 earthquakes in the experimental site of the western Yunnan area
表3中最大概率值是指8项前兆指标中出现异常的所有指标概率值总和,概率值总和出现时间为最大概率值出现时间; 达标概率值是指8项前兆指标中出现异常的指标概率值之和突破预报阈值0.53时的值,综合概率值达到预报阈值0.53的时间为概率值达标时间。
2011年2月26日综合概率值为0.646(表3),超过预报阈值0.53,预示未来6个月左右滇西实验场区存在发生M≥5地震的危险性。
3.1.2 短临异常指标
综合概率值达指标(首要条件),同时8条指标异常中有一个水汞测项和一个固体二氧化碳测项达标(必要条件),滇西实验场区未来3个月内存在发生M≥5.0地震的危险性,进入短临预测起报阶段,同时满足以上条件的时间为起报时间。
1992年以来同时满足以上条件共有19次,其中15次对应M≥5地震,对应率15/19=0.79,(表4)。其中5次映震时间在1个月内,5次映震时间在3个月内,5次映震时间为4个多月,平均映震时间为2.3个月。漏报2001年楚雄5.1级、2009年宾川5级和2010年元谋5.1级地震,概括率为15/17=0.88,R实=0.405,R理=0.247,R实>R理。统计规定4个月内的地震视为一组地震。滇西实验场M≥5.0地震综合判定量化方案对滇西实验场区M≥5.0地震3个月内短临预测有较好的指导意义。
表4 滇西实验场综合概率值、水汞和固态二氧化碳达标时间与M≥5发震时间统计表
Tab.4 Statistic of earthquake and the synthetic probabilities,value water mercury,
solid carbon dioxide in the experimental site of the western Yunnan area
注:黑色加粗标注为满足决策方案预测条件的固体二氧化碳和水汞测项。间隔时间是指首要条件和必要条件同时满足的时间至地震发生的时间间隔.
2011年2月26日综合概率值为0.646,首要条件满足。2011年1月24日8条前兆指标中鹤庆固体二氧化碳日均值一阶差分达到跟踪指标预测阈值,2011年3月10日下关水汞日均值变化速率达到跟踪指标预测阈值,必要条件也满足。此时已具备进行短临预测的条件,但考虑到15次震例中5次映震时间为4个多月,因此再综合结合地震活动性情况和映震效果较好的单项前兆指标进行进一步地分析判定。
3.2 水汞异常指标
下关水汞日均值突破200 ng/L的高值时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率14/17=0.82(图5)。2011年5月11日和13日下关水汞分别出现203 ng/L和240 ng/L的高值异常。
图5 下关水汞日均值图
Fig.5 Daily mean value of water mercury in Xiaguan hot spring
3.3 固体二氧化碳异常指标出现同步性异常
(1)鹤庆固体二氧化碳日均值一阶差分突破3倍方差线时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率15/18=0.83(图6a)。2011年4月13日、4月14日、5月1日和5月3日鹤庆固体二氧化碳日均值一阶差分都突破3倍方差线。
图6 固体二氧化碳日均值一阶差分图(a)鹤庆;(b)下关
Fig.6 First order difference graph of daily mean of solid carbon dioxide(a)Heqing hot spring water;(b)Xiaguan hot spring water
(2)下关固体二氧化碳日均值一阶差分≥28 mg/L或≤-28 mg/L时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率13/16=0.81(图6b)。2011年4月11日、5月8日、5月18日、5月19日、5月20日下关固体二氧化碳日均值一阶差分分别突破指标值。
3.4 水氡异常指标
(1)龙陵水氡日均值突破500 Bq/L时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率4/5=0.80(图7a)。2011年4月7~14日龙陵水氡日均值多次出现突破500 Bq/L的高值异常。
(2)保山二井水氡日均值突破2倍方差线时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率10/12=0.83(图7b)。2011年5月17日、6月7日和6月11日保山二井水氡日均值分别突破2.0倍方差线。
(3)南涧水氡日均值突破2倍方差线时,云南地区存在发生M≥5地震危险性,对应率12/14=0.86(图7c)。2011年3月10日盈江5.8级地震后南涧地办水氡日均值出现更大幅度的低值异常过程。
3.5 流量出现破年变现象
(1)施甸流量日均值呈现突破2.0 L/s的高流量时,其本区及邻区150 km范围内存在发生M≥5地震危险性,或云南地区存在发生M≥6地震危险性(图8a)。2011年施甸流量日均值呈现持续高值异常,在2011年3月10日盈江5.8级地震后仍处于高值异常状态,破年变状态清晰。
图7 水氡日均值图(a)龙陵;(b)保山二井;(c)南涧地办
Fig.7 Daily mean value of water radon(a)Longling hot spring;(b)Baoshan No.2 well(c)Nanjian Station
图8 流量日均值图(a)施甸;(b)保山一井
Fig.8 Daily mean value of water flow(a)Shidian Station(b)Baoshan No.1 well
(2)保山一井流量日均值呈现持续性高流量状态时,其本区存在发生M≥5地震危险性(图8b)。2011年3月25日保山一井、施甸流量日均值开始出现持续性高值异常过程。