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地震预测效能谱、增益谱的建立及其意义

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1、地震预测效能谱、增益谱的建立及其意义王晓青1吕金霞2丁香1(1中国地震局地震预测研究所北京100036：2中国地震台网中心北京100036)1前言通常情况下，一次地震前兆观测所得到的数值或其变换时间系列，可判定为一系列的“异常”和“正常”时段，构成典型的“二值”离散型前兆模式。二值前兆模式虽然简单，但反映观测量与地震孕育、发生之间的联系十分有限，使得利用前兆信息预测地震具有极大的不确定性。因此，突破传统的“二值”前兆模式，发展充分利用观测资料的全部信息，建立相应的预测效能评价模型具有理论与实践意义。本文在已有成果(王晓青，1999，2002，2003)基础上，进一步提出了地震预测“效能谱”和“增益谱”，并指出其在地震预报中的意义。2地震预测“效能谱”和“增益谱”的定义事实上，某些情况下“异常”也可划分为多种类型，它们在时间轴上相交或不相交。如果“异常”在时间轴上是彼此不相交的(通过分离或重定义不同类型的“异常”。这点总是可实现的)，甚至将“正常”值也划分为彼此不相交的多种状态，则得到“多值”离散型前兆模式。如果观测值是时间上连续的，则上述模式变为连续型前兆模式。对多值离散型和连续型“异

2、常”与“正常”观测或变换值，定义某一预测方法在出现“异常”一时预测地震的效能骨(州彳)值和概率增益值K(驯彳)值(王晓青，1999，2002)随爿变化组成的曲线分别称为“效能谱”和。增益谱”。它们可通过震例研究确定。以连续型观测为例，设，(a)为R(卅爿)t的概率密度函数，膏。(a)为a=A时的概率增益，则有：睨Ra=IrM(a)da=0J髓即预测效能曰值的全体肋为0。命1Rs=二Ilr肘(日)2JlI则胎为单项预测方法A的“完全预测效能值”，它是对该预测方法效能的糟确表征。厂。c、对某一时一空预测域，如果方法一的发生概率估计值为概率密度函数p(口)l口卜戈，优沮p(口)da=1I，p(曲L二可通过震例研究确定。则方法爿预测地震的概率增益估计K(MI爿)为：，K(MI柳=I(捌功幽蕾对离敖型多值前兆模型，可以得到上述类似的结果；其中“二值”前兆模式是其特例。3结论上述模型的科学意义在于：(i)淡化了传统的需要主观设定的“异常”判别模式，直接使用观测数据或其变换结果的全体(无论“异常”还是“正常”)参与预测；(ii)对预测方法效能评价有了全新的意义和较为全面客观的评价方法，可用于预测方法的优化；(iii)最后一个公式解决了单琐预测方法的预报问题，从而为全自动地震预测数值计算提供了基础。本研究得到科技部社会公益项目(2004DIA3JOlO)的支持。参考文献1王晓青、傅征祥、张立人、粟生平、丁香，地震学报，22(1)，4553，1999。2王晓青、吕金霞、丁香，中国地震，18(4)，2002。3中国地球物理学会编，中国地球物理-2003，262-263，南京师范大学出版社，2003。281

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