Varotsos等(1996)的五项原则概要及这场争论产生的另外一些问题

本文并非为了反驳任何本次争论的参加者,也并非对争论的总结。我们认为有必要发表本文,是因为除了Varotsos等(1996)提出的观点,这场争论的参加者还提出了另外一些问题,它们超出了Varotsos等提出的观点。这些问题还有阐明有关电场记录中噪声辨别问题、支持电场前兆发射的最新室内实验以及这场争论中讨论的1987～1989年后VAN预报参数是否作了反推调整等问题。还须注意,我们现在已经有了连续9年(1987～1995)VAN预报的例子。为方便读者,本文还总结了Varotsos等(1996)提出的五项原则的基本要点(请注意成功率的正确定义)。它与最初提出时完全一致,因为通过这场争论我们并没感到有哪些文献引起对这些原则正确性的质疑。那些声称VAN预报可归因于自然概率的计算无疑是错误的,因为它们严重违反了这些原则,甚至“否定”一个理想的地震预报方法。另一方面,几项很有根据的计算确信VAN成功(及警报)率远高于自然概率。建议读者在详细阅读我们其他各答文之前先参阅本文。

答F.Mulargia,W.Marzocchi,P.Gasperini的“再驳Varotsos等的‘答复’”

在我们以前的“答复”中已经指出了Mulargia等(1996)所犯的一系列错误(除了仅作为“认识阶段”查证他们的预报规则这一明显错误外,我们还证明了他们的“规则”不符合一个有意义的算法)。Mulargia等的“再反驳”承认Mulargia等(1996)确实因“代码中小缺陷”而犯了一些小错误,这样他们不但在其预报表中漏掉了两个“大地震”(EQs)(根据其规则未预报),而且把两个不够格的“大地震”划为成功“预报”。此外与他们原先的断言形成对比,现在他们承认Mulargia等(1996)的规则“必定不是一个很有效的预报手段”。我们的“答复”中的关键问题是为了指出对方在“再反驳”中给出的错误图示是一个非常严重的错误。他们混淆了主震预报与余震预报,因此错误地得出人们可以“建立非常简单、零成本、优于VAN的预报手段”的结论。本文证明对方的错误程序导致下面的自相矛盾:当一个“规则”(不能预报所有主震)准确预报了若干余震,就可以(不正确地)宣称发现了一种优于理想预报方法的预报“规则”;后者(理想预报方法)尽管预报了所有的主震,它却(错误地)被归为“随机预报”。

对MG两篇文章的答复之一

在对MG(1996a,b)的答复中,我们总结了他们的主要缺陷。由于这一缺陷,他们的这次和1992年的计算毫无疑问是错误的。对MG(1996a,b)提出问题的逐一答复见答复之二。 MG(1992)的计算存在以下问题:(1)正如Rhoades和Evison(1996)所指出的,MG的计算存在一个很严重的错误,他们在计算中把概率值定为高达11,这违反了概率的定义。其做法类似于把在n次掷币中至少一次得到正面的概率近似为在n次掷币中得到正面的期望值,而这种概率只是n=1时的期望值。(2)没有考虑到每一例VAN预测都对应一个确定的空间范围这一事实。(3)当用虚拟的理想完美的地震预报方法IPEPM(它被定义为成功的、在一个完整地域内对某一震级以上、如,M_S≥5.3,和没有任何虚假警报发布的所有地震的预报)时,它导致一个谬论,即就置信水平值而言,这些理想的预报可以归因于偶然。 MG在这两篇文章中没有为其在1992年的早期工作提供支持,仍然继承了上述错误。而他们这次宣称发现了VAN预报与地震之间的重要的反向时间相关关系。我们发现,除了他们文中表1的明显错误外,他们的这一结论纯粹是这样产生的,即虽然他们使用了泊松分布,但却违背了这一原理,把依赖于时间的事件引入了他们的计算(例如,对于M_(EQ)≥5.3,当把依赖于时间的事件考虑进去时,有6个正向时间相关,6个反向时间相关;而只考虑独立的事件时,有5个正向时间相关,只有2个反向时间相关)。我们用简单的例子证明了MG(1996a)的算法导致了第二个谬误:它甚至可以从IPEPM中导出反向时间相关,而IPEPM可以成功预报的不只有主震,还有与主震相关的余震。更进一步,MG进行了一个错误假设,不但破坏了试验误差的真实含义,而且人为地将VAN预报的成功率降低了近2倍。我们的主要结论是:既然MG的统计过程导致对理想状态得出错误结果,它就不能作为一个工具去对一个实验方法进行评判。

对F.Mulargia等“对Varotsos等的答复Ⅰ和Ⅱ的反驳”一文的答复

Mulargia 等(1996)宣称,他们运用一种从 PDE 目录中获取的规则,能够比 VAN 更有效地“预报”地震(以回顾方式)。我们证明这种宣称毫无疑问是错误的。他们的规则发出了大量的虚报,超过了”所预报”的地震(主要是余震)的10倍以上。由 Keilis—Borok(1996)推荐的误差图揭示 Mulargia 等(1996)的规则与一个毫无意义的算法相当;另一方面,该误差图解也反映出 VAN 是有意义的。

对Drakopoulos和Stavrakakis“由1990年12月希腊北部VAN台记录的电活动所做的错误警报”一文的答复

Drakopoulos和Stavrakakis(1996)(此后简称为DS)在他们的讨论中选择了一次公开警报(1991年1月发表),但却删除了另外3次警报(1988年9月;1990年4月和1993年2～3月发布),而这3次警报之后都伴有破坏性地震活动(换句话说,在目前辩论中,1987年至1989年之间只发布过一次公开警报,但DS二人却没有讨论此问题)。对于后来3次警报,Drakopoulos以及/或者其同事们不同意VAN预报,在有关地震发生前2～10天,公开宣称:“没有预料明显的地震活动”。在DS二人选用的例子中,他们只报道了警报后22天内的地震数据,但未提及在第23天早晨就开始了的及其往后延续了5天的地震活动。而且,DS误解了我们的预报,该预报是在地震发生之前送《构造物理学》杂志(见Varotsos等,1991)的。

评估地震预报方法的基本原则

以希腊地震电信号观测为基础的一个连续三年地震预报实例已由Varotsos和Lazaridou(1991)发表。分别从4个方面研究分析了这个实例,得出地震预报的成功率远比偶然概率要高的结论。另一方面,Mulargia和Gasperini(1992)(以后记为MG)宣称这些预报可以归因于偶然性。在这篇文章中,我们考查了这一不同意见的起源。应当指出MG研究中有一些严重问题,如:(1)地震预报偶然成功的概率应当近似地看作3个概率P_T、P_E、P_M的乘积,它们分别是关于时间、震中、震级的概率。尽管P_E、P_M很重要,它们还是被MG忽略了。P_E的加入会降低偶然成功的概率多于10倍(当记入P_E时,可以看出VAN预报不能归因于偶然)。(2)MG通过对地震和预报选取不同的下限,过高估计了应当预报的地震数目。由于这种过高估计,MG甚至可能会否认一个理想的完美地震预报方法。(3)MG的程序方法没有考虑预报是以3种具有不同超前时间不同的地电前兆为基础的。(4)MG地震时间段序列采用的泊松分布,包括了大量的余震。(5)MG所说的预报和地震反向时间相关是由于预报内容的错误解释,同时不正确地使用了余震的结果。虽然只对第一个问题的讨论就足以使MG的说法无效,我们还是要讨论其他4个问题,因为单是在时间域内MG就违背了一些基本原理。本文得出的结果在考察地震与各种地球物理现象的相关关系是否超越随机性方面有着普遍的应用意义。

对M.Wyss及其同事所使用地震和震级数据不准确性的答复

只有预报震级(M_(pred))和实际震级(M_(EQ))两个值都用相同尺度时,预报震级和实际震级的直接比较才是允许的。由事实来看,雅典国家观测台地震研究所(SI-NOA)公开发布M_(EQ)=M_L+0.5(这里M_L是地震震级),VAN很早就清楚地表示,预报值M_(pred)(在适当检验后)是指M_L+0.5,因此,VAN预报的本身一致性评估值应当包括M_(pred)和实际的M_L+0.5直接比较。不幸的是,Wyss通过M_(pred)和M_S(PDE)的直接比较混淆了这个讨论,这是不允许的,因为M_L+0.5从平均的意义上被超出了,M_S(PDE)是1.0级为单位的另一个附加的混淆来源。Hamada(1993)建议的关系式M_L+0.5=m_b+0.3,这个关系式被Wyss错误地解释成M_S(PDE)=m_b+0.3,Wyss在他的图1和图2中的两个变更是错误的。 Wyss还批评VAN,因为(在早期出版物)Varotsos等(1981b)用了SI-NOA的原始公报,而不是最终的。首先,VAN在那时不能用到最终公报,因为它出现在Varotsos等(1986)的论文后(一年以上)。第二、当我们始终如一地采用,不论是原始的还是最终的公报时SESs和EQs的关联是很明显的。而另一方面,Wyss宣布他没能找到EQs和SESs的任何关联。在我们看来这归因于Wyss计算的小地震事件是发生在VAN观测台的几百公里以外的地方(即在阿尔巴尼亚,土耳其西部等,但他同时却删除了距VAN观测台很邻近的地点发生的小地震。Wyss的处理当然是不可接受的,因此他的附录B也是错的。而且,Wyss宣称VAN在表中加了25％的事件,也是不真实的。 Wyss引述的“VAN的论述”从来没有被VAN发表,除这个不正常的事实之外,也请注意下面,虽然Wyss(1996)用引号(为了表明他在引述原文),又给VAN原文加了批判的语言,因此Varotsos等的真实意思就被严重地改交了。例如:Wyss说:“Varotsos等(1981a)最初表述了SESs“发生在每个地震前的几分钟(与SES有关),(Varasos等(1981a)”。这样,Wyss引导读者得到错误的结论,即VAN最初认为SES具有一个几分钟的超前时间,而且VAN后来改变了。然而,我们指出这个超前时间(VAN出版的)是指另一种类型的前兆,不是SES,但括号中的话(Wyss所加的)改变了我们话的真实意义。

对MG两篇文章的答复之二

简单查看一下MG针对1987～1989年这一时间段的图表可以发现以下两个事实:(1)回想一下预报只有在所报地震震级M_(pred)≥5.0时才发布,真实的VAN预报的成功率为79％(Δr≤120km),在只将(M_(EQ)≥5.0)的地震当做预报成功时,(不准确的)成功率为45％。(2)VAN的预警率对于震级大时明显上升,如对于M_(EQ)≥5.0、5.3、5.5、5.8,预警率分别为22％、36％、5.0％、60％。这些事实与MG所谓的“VAN预报结果可归因于偶然”是不一致的。MG的说法同样与Aceves等(1996)以及Honkura和Tanaka(1996)的计算结果相抵触。在另一节,我们就MG两篇文章中的各种论点进行了逐一的回答。他们的大部分论点是错误的,例如“VAN预报主要在VAN小组成员之间以电报形式传送”,真实情况是:(1)希腊的权力部门(包括29个国际研究所)在地震之前就收到了VAN预报;(2)众所周知,1987～1994年间希腊的两次最具毁灭性的地震在事先都由VAN公开预报过。MG进一步宣称,对1990～1992年间,VAN对M_S≥5.0的16次地震只正确预报了2次,而检查VAN资料可知,这一段VAN的预警率对于m_b>4.7的地震为8/20,对于m_b>5.0的地震升高到3/4。

物体通过平面或球面成象的另一种处理方法

本文讨论一个与观察者处于不同媒质中的物体所成的虚象问题。在处理这一问题时,我们用透镜来代替折射平面或球面。采用这种方法,我们可以首先研究透镜成象,然后研究通过分界面成象。这与大多数教科书的做法相反,但这种分析简单,更适合于学习初级物理的学生。

答G.Stavrakakis和J.Drakopoulos的“VAN方法:自1981年以来矛盾和误导的结果”

把Stavrakakis和Drakopoulos(1996)(此后称作SD)中关于VAN表述与VAN真实内容作一简单比较,即可证明对方的批评是错误的。典型例子有: (1) 与Drakopoulos(1993)选择并加以讨论的一样,SD所讨论的VAN预报也是VAN预报中的一小部分。Varotsos等(1993b)当时已给予详细回答,并指出Drakopoulos等(1993)的7个例子中有4个没有考虑VAN电报提出的两个可供选择的震中位置,令人吃惊的是没有考虑被强调为最可能的那一个。在该文中SD对VAN预报的真实含意再次做了较大的改动。 (2) SD仅选择了那些VAN预报法具有较大偏差的情形来进行讨论。 (3) SD通过选择地区内的某些预报后在该地区出现的地震活动性而提出怀疑。本文将证明这些预报指的是远离有早期地震活动的另外地区。SD把VAN预报的两个例子说成是对应的余震,我们将证明这种观点是错误的。 (4) SD改变了VAN公布的单个SES和SES电活动性的超前时间。 (5) SD增加(或删除)对VAN观点及预报的批评措词,因此说明对方真正意思是急剧变化的。 (6) 虽然识别SES的标准已经由VAN发表,可SD仍称这种标准依据尚未形成。 (7) SD的示图是错误的,因为他们忽略了M_s=5.0地震(大地震)标准仅发生在预测地区,但也包括远处M_s=4.0～4.2的地震。 (8) SD称“没有一个主震被预报”,但VAN成功地预报了1987年至1989年间的3个处于调查中的最大主震,震中偏差小于50 km。 (9) SD认为如果已经发生了M_s≈4.0的“前震”,再成功地预报M_s=5.0的地震是毫无意义的(不管偏差Δr、ΔM达到多小)。这种观点是不对的。 (10) 虽然VAN已经阐明了只有M_s的预计值大于(或等于)5.0时才提出预报,可SD曲解了实验误差ΔM=±0.7的含意,并要求M_s≥4.3的地震都应被预报出来。这一要求是不对的。此外,我们将进一步证明SD关于“偶然预报成功的概率”计算是错误的,因为它违反了基本原理。