三维地质建模为地震数值预测带来的机遇

地震预测预报亟需从经验性预测向数值预测转变,但是建模难的问题制约了地震数值预测的发展和行业应用。三维地质建模技术的发展及其在地震行业的应用,为地震数值预测带来了解决模型问题的机遇。文中从地震数值预测的概念、发展历程和现状入手,简述了地震数值预测目前存在的难点。随后简述了三维地质建模技术的发展和在地震行业的应用,以及国内外三维公共断层模型的构建和应用情况。结合以上2部分内容,对如何利用三维地质建模技术解决地震数值预测中的难点问题进行了展望,包括多源多精度异构数据的联合建模、地质模型-属性模型-数值模型一体化建模、平直断层结构建模、三维断层结构建模、数据-模型-计算的迭代与相互驱动等。最后简述了三维地质建模在地震数值预测应用中的难点。三维地质建模技术有望为地震数值预测及相关数值计算领域提供更逼近现实的数值模型和几何模型,可缩短建模工期,实现快速更新迭代,从而解决建模难的问题。

混合预测策略在地震数值预测中的应用及预报效能

1研究背景地震数值预测是近年来最为前沿的科学研究问题,由于强震孕震周期都是百年至千年尺度,强震相关的数值模拟也往往是数十年乃至数百年尺度的计算步长,很难直接应用到现行的数十年至数年尺度的中长期地震预测中。

混合预测在地震数值预测中的尝试和验证

1研究背景随着计算机技术的进展,数值预测在诸多行业中开始发展,为这些行业带来了新的数据和活力。地震预测也急需从传统的“经验预测”“概率预测”向数值预测进行转变。美国自1988年以来,WGCEP(Working group on California earthquake probabilities,加州概率工作组)基于发展的UCERF(Uniform California earthquake rupture forecast,统一的加州地震破裂预测系统)模型,利用加州统一断层模型、应力应变计算和地震活动性等方法,进行了由统计预测-物理预测-依赖于时间的物理预测过渡的尝试。

基于数值模拟和地震活动性统计的混合地震预测:在中国地震科学实验场的应用

地震数值预测是近年来最为前沿的科学研究问题之一,但是大部分地震数值预测的探索都受困于数值模拟步长的问题.本文引入混合预测方法,探索了较短预测时长的地震数值预测方法,并在中国地震科学实验场区中进行应用.该混合预测方法主要建立在活动块体理论和构造力学分析的基础上,利用数值模拟推测未来长时间的应力变化量,并引入上一次7级地震之后数十年间,中等强度地震同震应力的影响,最后通过重分类和加权,在应力变化量上叠加年尺度小地震活动异常的统计,从而实现区域地震危险程度的混合评估.基于该方法,我们将地震数值预测的预测时间尺度缩短到年尺度,以年为单位滚动预测了中国地震科学实验场自2021—2030年或更长时间段内可能出现中强地震的区域.2022年芦山6.1级地震、2021年漾濞6.4级地震、2021年泸州6.0级地震和2022年泸定6.8级地震均发生在危险性较高的区域,而2022年马尔康6.0级地震则不在预测区域内.本文展示的混合预测尝试为地震数值预测研究提供了一个可供参考的例证,也为解决数值预测步长控制难的问题提供了一个可能的探索途径.

关于推进数值地震预测的思考

在广泛查阅国际地震预报研究动态的基础上,根据当前数值地震预测研究中面临的问题和相关问题的研究进展,对未来推动数值地震预测研究的有关方面进行了初步讨论,以达抛砖引玉之效。借鉴数值天气预报的发展历程,发展数值地震预报首先亟需就各种观测资料进行四维"同化"分析,形成地震孕育过程中线性能量积累阶段、非线性转变到亚失稳阶段不同状态连续变化的"模式"地震资料构成的地下四维"云图"。不同途径观测资料的"同化"和亚失稳阶段的数学表达是数值地震预报技术的关键。

数值地震预测的关键物理问题

数值地震预测是地震物理研究中的一个重要课题,具有基础性的科学意义和潜在的应用价值。文章介绍了数值地震预测的三个关键物理问题——地震发生率与应力变化的关系、地震断层的摩擦函数、地球中应力的传递问题,讨论了这些问题的意义、研究现状和发展趋势。