Jump to content

ОТ метода

Метод VAN - назван в честь П. Вароцоса , К. Алексопулоса и К. Номикоса, авторов описывающих его статей 1981 года. [1] [2] – измеряет низкочастотные электрические сигналы, называемые «сейсмическими электрическими сигналами» (SES), с помощью которых Вароцос и несколько его коллег утверждали, что успешно предсказали землетрясения в Греции. [3] [4] Как сам метод, так и способ получения успешных предсказаний подверглись резкой критике. [5] [6] [7] Сторонники ВАН отреагировали на критику, но критики не отказались от своей точки зрения. [8] [9]

С 2001 года группа ВАН ввела концепцию, которую они называют «естественным временем», применительно к анализу своих предшественников. Первоначально оно применяется на СЭС, чтобы отличить их от шума и связать с возможным надвигающимся землетрясением. В случае проверки (классификация как «активность СЭС») дополнительно применяется естественно-временной анализ общей последующей сейсмичности района, связанного с активностью СЭС, с целью улучшения временного параметра прогноза. Метод рассматривает начало землетрясения как критическое явление . [10] [11] [12] [13]

После 2006 года ВАН сообщает, что все сигналы тревоги, связанные с деятельностью СЭС, были обнародованы путем размещения сообщений на arxiv.org . Один из таких отчетов был опубликован 1 февраля 2008 года, за две недели до сильнейшего землетрясения в Греции в период 1983-2011 годов. Это землетрясение произошло 14 февраля 2008 г. с магнитудой (Мвт) 6,9. Доклад ВАН также был описан в статье газеты «Этнос» от 10 февраля 2008 года. [14] [15] [16] [17] Однако Герассимос Пападопулос пожаловался, что отчеты VAN сбивают с толку и двусмысленны и что «ни одно из утверждений об успешных прогнозах VAN не оправдано». [18] но на эту жалобу был дан ответ по тому же вопросу. [19]

Описание метода ВАН

[ редактировать ]

Прогноз землетрясений с помощью этого метода основан на обнаружении, регистрации и оценке сейсмических электрических сигналов или СЭС. Эти электрические сигналы имеют основную частотную составляющую 1 Гц или меньше и амплитуду, логарифм которой зависит от магнитуды землетрясения . [20] По мнению сторонников ВАН, СЭС выделяются горными породами под напряжениями, вызванными тектоническими силами плит. Существует три типа сообщаемого электрического сигнала: [4]

  • Электрические сигналы, возникающие незадолго до сильного землетрясения. сигналы этого типа были зафиксированы за 6,5 часов до землетрясения в Кобе в Японии в 1995 году . Например, [21]
  • Электрические сигналы, возникающие за некоторое время до сильного землетрясения.
  • Постепенное изменение электрического поля Земли за некоторое время до землетрясения.

Для объяснения SES было предложено несколько гипотез:

  • Явления, связанные со стрессом: сейсмические электрические сигналы, возможно, объясняются пьезоэлектрическим поведением некоторых минералов , особенно кварца , или эффектами, связанными с поведением кристаллографических дефектов под напряжением или деформацией. Серия СЭС, называемая активностью СЭС (фиксируемая перед сильными землетрясениями), может возникнуть за несколько недель до нескольких месяцев до землетрясения, когда механическое напряжение достигает критического значения. [2] [22] Генерация электрических сигналов минералами под высоким напряжением, приводящая к разрушению, была подтверждена лабораторными экспериментами. [23]
  • Термоэлектрические явления. С другой стороны, китайские исследователи предложили механизм, основанный на термоэлектрическом эффекте в магнетите. [24]
  • Явления подземных вод: Было предложено три механизма, основанных на присутствии подземных вод в формировании СЭС. Электрокинетический эффект связан с движением грунтовых вод при изменении порового давления. [25] Эффект сейсмического динамо связан с движением ионов в грунтовых водах относительно геомагнитного поля, поскольку сейсмическая волна создает смещение. Круговая поляризация была бы характерна для эффекта сейсмического динамо, и это наблюдалось как для искусственных, так и для естественных сейсмических событий. [26] Эффект ионизации радона, вызванный выделением радона и последующей ионизацией материалов в грунтовых водах, также может быть активным. Основной изотоп радона радиоактивен с периодом полураспада 3,9 суток, а ядерный распад радона, как известно, оказывает ионизирующее действие на воздух. Во многих публикациях сообщается о повышении концентрации радона в окрестностях некоторых активных тектонических разломов за несколько недель до сильных сейсмических событий. [27] Однако сильной корреляции между радоновыми аномалиями и сейсмическими событиями не было продемонстрировано. [28]

Хотя электрокинетический эффект может соответствовать обнаружению сигнала на расстоянии десятков или сотен километров, другие механизмы требуют второго механизма для учета распространения:

  • Передача сигнала вдоль разломов: в одной модели сейсмические электрические сигналы распространяются с относительно низким затуханием вдоль тектонических разломов из-за повышенной электропроводности , вызванной либо внедрением грунтовых вод в зону(ы) разлома, либо ионными характеристиками минералов. . [29]
  • Рок-цепь: В модели дефекта наличие носителей заряда и дырок можно смоделировать как обширную цепь. [30]

Сейсмические электрические сигналы обнаруживаются на станциях, состоящих из пар электродов (ориентированных СЗ и РЗ), вставленных в землю, с усилителями и фильтрами. Затем сигналы передаются ученым VAN в Афинах, где они записываются и оцениваются. В настоящее время команда ВАН управляет 9 станциями, тогда как раньше (до 1989 года) они могли себе позволить до 17. [31]

Команда VAN заявила, что они смогли предсказать землетрясения силой более 5 баллов с погрешностью 0,7 единицы магнитуды в радиусе 100 км и во временном окне от нескольких часов до нескольких недель. Несколько статей подтвердили этот показатель успеха, что привело к статистически значимому выводу. [32] Например, с 1 января 1984 г. по 10 сентября 1995 г. в Греции произошло восемь землетрясений с магнитудой М ≥ 5,5, и сеть VAN прогнозировала шесть из них. [33]

Метод VAN также использовался в Японии. [13] но на первых попытках добиться успеха, сравнимого с достигнутым в Греции, было «трудно». [34] Предварительное расследование сейсмических электрических сигналов во Франции привело к обнадеживающим результатам. [35]

Прогноз землетрясений с использованием анализа «естественного времени»

[ редактировать ]

С 2001 года команда ВАН пыталась повысить точность оценки времени предстоящего землетрясения. С этой целью они представили концепцию естественного времени — метод анализа временных рядов, который придает вес процессу, основанному на упорядочении событий. [10] характеризуют два слагаемых: «естественное время» χ и энергия Q. Каждое событие χ определяется как k / N , где k — целое число ( k -е событие), а N — общее количество событий во временной последовательности данных. Связанный термин p k представляет собой отношение Q k / Q total , которое описывает дробную высвобождаемую энергию. Они вводят критический термин κ придает дополнительный вес энергетическому члену pk , «дисперсию естественного времени», который :

где и

Их текущий метод считает SES действительным, когда κ = 0,070. Как только SES считается действительным, начинается второй анализ, в котором отмечаются последующие сейсмические (а не электрические) события, а регион делится на диаграмму Венна, по крайней мере, с двумя сейсмическими событиями на каждый перекрывающийся прямоугольник. Когда распределение κ для прямоугольных областей достигает максимума при κ = 0,070, критическое сейсмическое событие неизбежно, т.е. оно произойдет через несколько дней или около того, и будет выпущен отчет. [36]

Результаты

[ редактировать ]

Команда VAN утверждает, что из семи главных толчков магнитудой Mw>=6,0 с 2001 по 2010 год в районе от 36° до 41° северной широты и от 19° до 27° восточной долготы все, кроме одного, можно отнести к соответствующим SES. активность определяется и сообщается заранее с помощью анализа естественного времени. Кроме того, они утверждают, что время возникновения четырех из этих главных толчков с магнитудой Mw>=6,4 было определено с точностью до «узкого диапазона, от нескольких дней до примерно одной недели или около того». [37] Эти отчеты вставляются в документы, размещенные в arXiv, и туда создаются и загружаются новые отчеты. [38] Например, почти за две недели до этого, 1 февраля 2008 года, в arXiv был опубликован отчет, предшествовавший сильнейшему землетрясению в Греции за период 1983-2011 гг., произошедшему 14 февраля 2008 г. с магнитудой (Мвт) 6,9. [14] Описание обновленного метода VAN было собрано в книге, опубликованной Springer в 2011 году, под названием «Анализ естественного времени: новый взгляд на время». [39]

Анализ естественного времени также утверждает, что физическая связь деятельности СЭС с землетрясениями следующая: Принимая во внимание, что возникновение землетрясения представляет собой смену фаз (критическое явление), где новая фаза является возникновением главного толчка, вышеупомянутый член дисперсии κ — соответствующий параметр порядка. [39] Значение κ, рассчитанное для окна, содержащего количество сейсмических событий, сравнимое со средним числом землетрясений, происходящих в течение нескольких месяцев, колеблется при скольжении окна по сейсмическому каталогу. Команда VAN утверждает, что эти колебания κ имеют минимум за несколько месяцев до возникновения главного толчка, и, кроме того, этот минимум происходит одновременно с началом соответствующей активности SES, и что это первый случай в литературе, когда такое одновременное появление наблюдались два предшествующих явления в независимых наборах данных различных геофизических наблюдаемых (электрические измерения, сейсмичность). [40] Более того, команда VAN утверждает, что их анализ естественного времени сейсмического каталога Японии в период с 1 января 1984 года до возникновения землетрясения Тохоку магнитудой 9,0 11 марта 2011 года показал, что появились такие четкие минимумы колебаний κ. перед всеми крупными землетрясениями магнитудой 7,6 и более. Сообщается, что самый глубокий из этих минимумов произошел 5 января 2011 г., т.е. почти за два месяца до землетрясения Тохоку. [41] Наконец, разделив японский регион на небольшие области, команда VAN утверждает, что некоторые небольшие области демонстрируют минимальные колебания κ почти одновременно с большой территорией, охватывающей всю Японию, и такие небольшие области сгруппированы в пределах нескольких сотен километров от фактического эпицентра катастрофы. надвигающееся сильное землетрясение. [42] [43]

Критика ВАН

[ редактировать ]

Исторически полезность метода VAN для прогнозирования землетрясений была предметом споров. Как положительная, так и отрицательная критика старой концепции метода VAN обобщена в книге 1996 года «Критический обзор VAN» под редакцией сэра Джеймса Лайтхилла. [44] Критический обзор статистической методологии был опубликован Ю. Я. Каганом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в 1997 году. [45] Обратите внимание, что эта критика возникла раньше, чем методы анализа временных рядов, представленные группой VAN в 2001 году. Основные моменты критики заключались в следующем:

Прогнозируемый успех

[ редактировать ]

Критики говорят, что методу VAN мешает отсутствие статистической проверки достоверности гипотезы, поскольку исследователи продолжают изменять параметры ( методика перемещения стоек ворот ). [46]

VAN заявил, что наблюдал на записывающей станции в Афинах точную запись однозначной корреляции между SES и землетрясением магнитудой ≥ 2,9, которое произошло 7 часов спустя во всей Греции. [47] Однако Макс Висс заявил, что список землетрясений, использованный для корреляции, был ложным. Хотя ВАН заявил в своей статье, что список землетрясений был составлен из Бюллетеня Национальной обсерватории Афин (NOA), Висс обнаружил, что 37% землетрясений, фактически перечисленных в бюллетене, включая самое крупное, не были в списке. используется VAN для подачи претензии. Кроме того, 40% землетрясений, о которых заявил VAN, не были указаны в бюллетене NOA. [48] Исследование вероятности случайной корреляции другого набора из 22 утверждений об успешных предсказаниях VAN с M> 4,0 с 1 января 1987 г. по 30 ноября 1989 г. [49] Было обнаружено, что 74% были ложными, 9% коррелировали случайно, а для 14% корреляция была неопределенной. Ни одно событие не коррелировало с вероятностью более 85%, тогда как уровень, необходимый в статистике для принятия проверки гипотезы как положительной, чаще всего составляет 95%. [50]

В ответ на анализ выводов NOA, проведенный Виссом, VAN заявил, что критика основана на недопонимании. [51] ВАН сказал, что расчеты, предложенные Виссом, приведут к парадоксу, то есть к значениям вероятности, превышающим единицу, при применении к идеальному методу прогнозирования землетрясений. [52] Другие независимые оценки показали, что VAN получил статистически значимые результаты. [32] [33]

Опровержения VAN по-прежнему не убеждают ведущих сейсмологов. В 2011 году МИЭФ пришел к выводу, что возможности оптимистического прогнозирования, заявленные VAN, не могут быть подтверждены. [53] Большинство сейсмологов считают, что VAN был «полностью развенчан». [54]

Однако Уеда и другие в 2011 году поддержали использование этой техники. [55] В 2018 году статистическая значимость метода была пересмотрена группой VAN с использованием современных методов, таких как анализ совпадений событий (ECA). [56] и рабочая характеристика приемника (ROC), [57] которые они интерпретировали как демонстрацию того, что SES демонстрирует предварительную информацию, выходящую далеко за рамки случайности. [58]

Предлагаемый механизм распространения SES

[ редактировать ]

Анализ свойств распространения СЭС в земной коре показал, что невозможно, чтобы сигналы с амплитудой, сообщаемой VAN, могли генерироваться небольшими землетрясениями и передаваться на несколько сотен километров между эпицентром и приемной станцией. [59] Фактически, если механизм основан на пьезоэлектричестве или электрическом заряде деформаций кристаллов сигналом, распространяющимся по разломам, то ни одно из землетрясений, о которых утверждал ВАН, не предшествовало СЭС, само по себе не порождало СЭС. ВАН ответил, что такой анализ свойств распространения СЭС основан на упрощенной модели горизонтально-слоистой Земли и что это сильно отличается от реальной ситуации, поскольку земная кора содержит неоднородности. Принимая во внимание последнее, например, учитывая, что разломы электрически значительно более проводящие, чем окружающая среда, ВАН считает, что электрические сигналы, передаваемые на расстояния порядка ста километров между эпицентром и приемной станцией, имеют амплитуды, сравнимые тем, о которых сообщил VAN. [29]

Проблемы электромагнитной совместимости

[ редактировать ]

Публикации VAN еще больше ослабляются из-за неспособности решить проблему устранения многочисленных и сильных источников изменений в измеряемом ими магнитоэлектрическом поле, таких как теллурические токи, вызванные погодой, и электромагнитные помехи (EMI) от искусственных сигналов. [ нужна ссылка ] Одна критическая статья (Фам и др., 1998) четко соотносит SES, используемую группой VAN, с цифровыми радиопередачами, осуществляемыми с военной базы. [60] В последующем документе VAN сообщил, что такой шум, исходящий от цифровых радиопередатчиков военной базы данных, можно четко отличить от истинного SES, следуя критериям, разработанным VAN. [61] Дальнейшая работа Фама и др. в Греции в 2002 году отследила «аномальные переходные электрические сигналы», подобные SES, до конкретных человеческих источников и обнаружила, что такие сигналы не исключаются критериями, используемыми VAN для идентификации SES. [62]

В 2003 году современные методы статистической физики, то есть флуктуационный анализ без тренда (DFA), мультифрактальный DFA и вейвлет-преобразование, показали, что SES четко отличается от сигналов, создаваемых человеческими источниками, поскольку первые сигналы демонстрируют очень сильные дальние корреляции, а вторые сигналы нет. [63] [64] Работа опубликована в 2020 году. [65] методом анализа совпадений событий исследовали статистическую значимость минимумов колебаний параметра порядка сейсмичности κ1 как возможного предвестника сильных землетрясений как на региональном, так и на глобальном уровне. Результаты показывают, что эти минимумы действительно являются статистически значимыми предвестниками землетрясений. В частности, в региональных исследованиях временной лаг оказался полностью совместимым с выводами [40] что эти мимимы происходят одновременно с началом деятельности СЭС, поэтому различие последних предшествующих сигналов от сигналов, производимых человеческими источниками, очевидно.

Государственная политика

[ редактировать ]

Наконец, одно из требований к любому методу прогнозирования землетрясений заключается в том, что для того, чтобы любой прогноз был полезным, он должен предсказать предстоящее землетрясение в разумных пределах времени, эпицентра и магнитуды. Если прогноз слишком расплывчатый, невозможно принять осуществимое решение (например, об эвакуации населения определенной территории на определенный период времени). На практике группа ВАН в 1980-х годах выпустила серию телеграмм. В тот же период метод пропустил и крупные землетрясения, в том смысле, что [32] «для землетрясений с Mb≥5,0 отношение прогнозируемого к общему числу землетрясений составляет 6/12 (50%) и вероятность успеха прогноза также 6/12 (50%) с выигрышем по вероятности в множитель из 4. При уровне достоверности 99,8% возможность того, что этот показатель успеха объясняется случайной моделью возникновения землетрясений с учетом регионального фактора, включающего высокую сейсмичность в прогнозируемой зоне, можно отвергнуть». В этом исследовании делается вывод, что «статистическая проверка предсказаний SES доказала высокие показатели успешности предсказаний и предсказала события с высокой вероятностью. Это предполагает физическую связь между SES и последующими землетрясениями, по крайней мере, для событий магнитудой Ms≥5» . [32] Прогнозы, сделанные на основе раннего метода VAN, вызвали общественную критику, а затраты, связанные с ложными тревогами, вызвали неприязнь. [66] В 2016 году Союз греческих физиков удостоил П. Вароцоса за работу над ВАН премией президента Греции . [67] [68]

Обновлен метод VAN

[ редактировать ]

В обзоре обновленного метода VAN в 2020 году говорится, что он страдает обилием ложных срабатываний и поэтому не может использоваться в качестве протокола прогнозирования. [69] Группа ВАН ответила, указав на недоразумения в конкретных рассуждениях. [70]

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Вароцос, Алексопулос и Номикос 1981a , 1981b
  2. ^ Перейти обратно: а б Вароцос и Алексопулос, 1984 г.,
  3. ^ Вароцос и Кухланек 1993 (предисловие к специальному выпуску о ВАНе)
  4. ^ Перейти обратно: а б Вароцос, Алексопулос и Лазариду, 1993 г.
  5. ^ Муларгия и Гасперини, 1992 г.
  6. ^ Геллер 1997 , §4.5.
  7. ^ МИЭФ 2011 , с. 335
  8. ^ Lighthill 1996 (материалы конференции, посвященной обзору VAN)
  9. ^ двадцать статей в специальном выпуске Geophysical Research Letters ( оглавление )
  10. ^ Перейти обратно: а б Вароцос, Сарлис и Скордас, 2002 г .; Вароцос 2006 .
  11. ^ Рандл и др. 2012 .
  12. ^ Хуан 2015 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Уеда, Камогава и Танака, 2009 г.
  14. ^ Перейти обратно: а б Уеда и Камогава, 2008 г.
  15. ^ Уеда 2010
  16. ^ Апостолидис 2008 .
  17. ^ Чулиарас 2009
  18. ^ Пападопулос 2010
  19. ^ Уеда и Камогава, 2010 г.
  20. ^ Вароцос, Алексопулос и Номикос 1981a ; Вароцос и др. 1981 год ; Вароцос, Алексопулос и Номикос 1982 .
  21. ^ Мацумото, Икея и Яманака 1998 .
  22. ^ Вароцос и др. 1986 , с. 120.
  23. ^ Хаджиконтис и др. 2007 год
  24. ^ Шен и др. 2011 .
  25. ^ Gershenzon, Gokhberg & Yunga 1993 .
  26. ^ Хонкура и др. 2009 .
  27. ^ Пулинец 2007 .
  28. ^ МИЭФ 2011 , с. 334.
  29. ^ Перейти обратно: а б Вароцос и др. 1998 год .
  30. ^ Друг 1998 .
  31. ^ Вароцос и Лазариду, 1991 г.
  32. ^ Перейти обратно: а б с д Хамада 1993 г.
  33. ^ Перейти обратно: а б Уеда 1996 г.
  34. ^ Утада 1993 , с. 153
  35. ^ Марон и др. 1993 год
  36. ^ Вароцос, Сарлис и Скордас 2011 , Глава 7.
  37. ^ Вароцос, Сарлис и Скордас 2011 , с. 326
  38. ^ Лазариду-Варотсос 2013 , стр. 169–170
  39. ^ Перейти обратно: а б Вароцос, Сарлис и Скордас 2011 г.
  40. ^ Перейти обратно: а б Вароцос и др. 2013 год
  41. ^ Сарлис и др. 2013 год
  42. ^ Сарлис и др. 2015 год
  43. ^ Хуан 2015
  44. ^ Лайтхилл 1996 .
  45. ^ Каган 1997 , с. 512 .
  46. ^ Муларгия и Гасперини 1992 ; Муларджия и Гасперини, 1996 г .; Висс 1996б .
  47. ^ Вароцос, Алексопулос и Номикос 1981b .
  48. ^ Висс 1996а .
  49. ^ Вароцос и Лазариду 1991 .
  50. ^ Висс и Аллманн 1996 .
  51. ^ Вароцос и др. 1996а
  52. ^ Вароцос и др. 1996б
  53. ^ МИЭФ 2011 , стр. 335–336.
  54. ^ Хаф 2010 , с. 195
  55. ^ Уеда, Нагао и Камогава, 2011 г.
  56. ^ Донж и др. 2016 год
  57. ^ Фосетт 2006
  58. ^ Сарлис 2018
  59. ^ Бернард 1992 ; Бернар и ЛеМуэль, 1996 .
  60. ^ Фам и др. 1998
  61. ^ Сарлис и др. 1999 год
  62. ^ Фам и др. 2002
  63. ^ Вароцос, Сарлис и Скордас 2003a
  64. ^ Вароцос, Сарлис и Скордас 2003b
  65. ^ Христопулос, Скордас и Сарлис 2020
  66. ^ Муларгия и Геллер 2003 , с. 318.
  67. ^ «Президентство Республики» Приветствие Президента Республики г-на Прокопиоса Павлопулоса на мероприятии, организованном Союзом греческих физиков на тему: «Студенты встречаются с физикой и физикой, которая очаровывает» в TEI Афин» . www.presidency.gr . Архивировано из оригинала 26 декабря 2016 г. Проверено 25 декабря 2016 г.
  68. ^ «Проф. П. Вароцос получил награды президента Греции» . Межассоциация EMSEN IUGG - Электромагнитные исследования землетрясений и вулканов. 2017 . Проверено 8 февраля 2021 г.
  69. ^ Хелман 2020
  70. ^ Сарлис и др. 2020 год
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fd80ad0ae2aafbab35f8573e51f5ecc8__1722272460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fd/c8/fd80ad0ae2aafbab35f8573e51f5ecc8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
VAN method - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)