Методология прогноза сильных землетрясений по потоку сейсмичности на примере северо-западной части Тихоокеанского пояса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, доктор физико-математических наук Тихонов, Иван Николаевич

• Тихонов, Иван Николаевич
• доктор физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Тихонов, Иван Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СПОСОБЫ АНАЛИЗА КАТАЛОГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СРЕДНЕ- И КРАТКОСРОЧНОГО ПРОГНОЗОВ

СИЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ.

1.1. Известные способы среднесрочного прогноза землетрясений.

1.1.1. Алгоритм М8.

1.1.2. Алгоритм «Сценарий Мендосино» (МБс).

1.1.3. Алгоритм Калифорния - Невада (КН).

1.1.4. Алгоритм ЯТЬ.

1.1.5. Метод расчета карт ожидаемых землетрясений (КОЗ).

1.1.6. Способ картирования сейсмических затиший.

1.1.7. Метод А.М. Шурыгина с соавторами.

1.2. Существующие методы краткосрочного прогноза сильных землетрясений.

1.2.1. Метод Б. Войта.

1.2.2. Способ Д. Варнеса.

1.2.3. Метод саморазвивающихся процессов.

1.2.4. Картирование сейсмической активности по плотности потока событий . ^

1.2.5. Метод обратного прослеживания предвестников (ОПП).

1.3. Авторская методология среднесрочного прогноза землетрясений

1.3.1. Методика и алгоритм <

1.3.1.1. Краткое описание метода.

1.3.1.2. Описание алгоритма <21.

1.3.2. Методика оценки повторяемости интервалов времени между последовательными землетрясениями.

1.3.3. Метод выявления периодичностей, синхронизирующих возникновение сильных землетрясений в отдельных регионах.

1.3.3.1. Общая схема реализации методики.

1.3.3.2. Выявление статистически значимых, информативных и устойчивых периодичностей.

1.3.3.3. Оценка положения окна покоя и допусков к его границам. Расчет интервалов времени с повышенной вероятностью возникновения сильных землетрясений.

1.3.4. Модификация методики Виемера, Висса.

1.4. Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. НАСТРОЙКА И АПРОБАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ

ЧАСТИ ТИХООКЕАНСКОГО ПОЯСА.

2.1. Алгоритм М8: районы Южных Курильских о-вов и Северного

Сахалина.

2.1.1. Диагностика сейсмоопасного периода перед Шикотанским землетрясением 1994 г.

2.1.2. Диагностика сейсмоопасного периода перед Нефтегорским землетрясением 1995 г.

2.2. Объемное сканирование сейсмичности в районе восточнее о-вов Хоккайдо, Хонсю для выявления областей сейсмических затиший.

2.2.1. Долгосрочные сейсмические затишья за 1981 — 2000 гг. и закономерности их проявления перед землетрясениями с М> 7.5.

2.2.2. Краткосрочные сейсмические затишья по данным сканирования сейсмичности в круговых областях по двухмесячным интервалам за 5-летние периоды наблюдений.

2.3. Модифицированная методика Виемера, Висса: регион Японии.

2.3.1. Обнаружение областей сейсмического затишья в реальном времени

2.3.2. Детальное картирование областей сейсмического затишья.

2.3.3. Реализация предвестникового эффекта в первой области сейсмического затишья.

2.4. Объемное сканирование сейсмичности региона Японии для выявления активных областей.

2.5. Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ АВТОРСКОЙ МЕТОДОЛОГИИ ПРОГНОЗА СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХООКЕАНСКОГО ПОЯСА.

3.1. Алгоритм Q1 : районы Южных Курильских островов и восточнее овов Хоккайдо, Хонсю.

3.1.1. Настройка алгоритма на данные о землетрясениях Южных Курильских островов.

3.1.2. Настройка алгоритма Q1 на данные о землетрясениях в районе восточнее о-вов Хоккайдо, Хонсю.

3.2. Результаты апробации методики оценки повторяемости интервалов времени между последовательными землетрясениями.

3.3. Результаты настройки метода выявления периодичностей, синхронизирующих появление сильных мелкофокусных землетрясений на данные каталогов двух регионов.г.

3.3.1. Результаты настройки на кластеры землетрясений с Мнк ^ 7.5.

3.3.1.1. Камчатка.

3.3.1.2. Южные Курильские острова.

3.4. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПО МЕТОДУ САМОРАЗВИВАЮЩИХСЯ ПРОЦЕССОВ.

4.1. Район Южных Курильских островов.

4.2. Район Средних Курильских островов.

4.3. Район Северных Курильских островов.

4.4. Район Южного Сахалина.

4.5. Регион Японии.

4.5.1. Используемый каталог землетрясений.

4.5.2. Моделирование сейсмического процесса перед землетрясением 9 января

1987 г. (Mjunec — 7.5).

4.5.3. Моделирование сейсмического процесса перед землетрясениями с

Mjunec-6. 0.

4.6. Обобщенная оценка а параметра нелинейности хода сейсмичности по данным девяти каталогов землетрясений Мира.

4.7. Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ УСПЕШНЫХ АВТОРСКИХ ПРОГНОЗОВ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ.

5.1. Среднесрочный прогноз Такойского роя землетрясений 2001 г. в пределах южного участка зоны Центрально-Сахалинского разлома.

5.2. Прогноз сильного землетрясения на юго-западном шельфе острова Сахалин и его реализация в результате Невельского землетрясения 2 августа 2007 г.

5.2.1. Некоторые особенности сейсмичности юга о. Сахалин до 2005 г.

5.2.2. Долгосрочный прогноз землетрясения с магнитудой М = 6.0 - 7.2 в районе западного побережья юга о. Сахалин.

5.2.3. Краткосрочный прогноз сильного землетрясения на юго-западном шельфе острова.

5.3. Среднесрочный прогноз землетрясения Токачи-оки 25 сентября г. (Mw — 8.3) в районе мыса Эримо (о. Хоккайдо, Япония).

5.4. Текущий среднесрочный прогноз землетрясения с магнитудой М > 7. в районе Южных Курильских островов.

5.5. Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология прогноза сильных землетрясений по потоку сейсмичности на примере северо-западной части Тихоокеанского пояса»

Пожалуй ни одна из научных проблем геофизики не вызывала столь бурных дискуссий и полярных мнений, как проблема прогноза землетрясений. Даже среди сейсмологов существуют прямо противоположные точки зрения [Hamilton, 1974; Geller, 1997; Geller et al., 1997; Kagan, 1997; Wyss, 1997]. Некоторые ученые (к примеру, R. J. Geller, D.D. Jackson, Y.Y. Kagan, F. Mulargia) утверждают, что предсказание землетрясений в принципе невозможно, другие (М. Wyss, R.L. Aceves, S. Park) полагают возможным достижение определенных успехов в решении этой проблемы, а третьи (R.M. Hamilton) верят, что проблема будет решена в обозримом будущем.

Основные аргументы ученых-скептиков сводятся к следующему. За последние десятки лет в ряде стран и, в первую очередь, в Японии, сделаны значительные финансовые вложения в исследования по прогнозу землетрясений при наличии более чем скромных практических результатов. Следует оговориться, что львиная доля средств ушла все же не на научные исследования, а на строительство, оборудование и обслуживание достаточно густых сетей наблюдений, а так же на накопление длительных экспериментальных данных.

По данным Д. Свинбэнкса [Swinbanks, 1992] расходы на прогноз в Японии только за 1986 - 1991 гг. составили 261 миллион долларов США. Поэтому естественно встает вопрос правомерности таких тратЧ Только за последние 13.5 лет (1995 — июнь 2008 гг.) не удалось предсказать 18 разрушительных землетрясений, каждое из которых по данным службы NEIC повлекло более 1000 человеческих жертв. Общее число потерь составило более полумиллиона человек.

Начало положила трагедия в г. Кобе (16.01.1995 г., Япония), где в результате землетрясения погибло около 5.5 тысяч человек, что способствовало усилению негативного отношения к возможности достижения успехов в прогнозе землетрясений. Затем произошла другая катастрофа в г. Нефтегорск (28.05.1995 г., Россия), где число погибших составило около 2 тыс. человек. Далее сейсмические катастрофы случились и в других сейсмоактивных регионах Земли. Перечислим лишь самые впечатляющие по количеству жертв землетрясения: 17.08.1999 г. (Турция) - 17 тыс. погибших; 26.01.2001 г. (Индия) - 20 тыс.; 26.12.2003 г. (Иран) - 31 тыс.; 26.12.2004 г. (о-в Суматра, Индонезия) - 228 тыс.; 08.10.2005 г. (Пакистан) - 86 тыс.; 12.05.2008 г. (Китай) - 87 тыс. человек.

Что касается территории Дальнего Востока, являющейся объектом нашего исследования, то только за прошедшие два года она стала ареной проявления многих

Ради справедливости следует заметить, что эти средства незначительны по сравнению с величиной ущерба только от одного катастрофического землетрясения в пределах Японии. сильных разрушительных землетрясений: Олюторского 2006 г. (Mw — 7.6), Горнозаводского 2006 г. (Mw - 5.6), Симуширских событий ноября 2006 г. и января 2007 г. (Miv = 8.3 и 8.1 соответственно), Невельского 2007 г. (М\у = 6.2). В результате последнего землетрясения и его афтершоков практически заново отстраивается г. Невельск на юге острова Сахалин. При этом два человека погибли, более десятка ранены. Материальный ущерб составил более шести миллиардов рублей. В ближайшем будущем автором и другими сейсмологами подобные события прогнозируются на юге п-ова Камчатка и на Южных Курильских островах.

Произошедшие землетрясения с особой остротой высветили актуальность проблемы обеспечения сейсмобезопасности жизнедеятельности населения Дальнего Востока. В первую очередь безопасность проживания должна достигаться за счет реализации мероприятий по повышению сейсмоустойчивости (сейсмоусилению) основных объектов и систем жизнеобеспечения, мест массового пребывания людей (школ, детских садов, больниц и т.д.), центров оперативного реагирования на последствия чрезвычайных ситуаций. Реализация только этих мероприятий требует огромных финансовых средств, поэтому сейсмоусиление объектов жилищного фонда, если и планируется, то, как правило, в отложенном режиме.

В связи с этим, задача разработки методов и алгоритмов прогноза землетрясений, по-прежнему, остается актуальной темой исследований в современной сейсмологии. Разработки, эффективность которых подкреплена длительным тестированием в реальном времени в конкретных сейсмоактивных регионах, несомненно, приобретают важное практическое значение.

Под прогнозом обычно понимается предсказание места, силы (магнитуды), времени и вероятности возникновения будущих землетрясений. Наряду с этим определением существует также множество других, из которых приведем лишь формулировку, выработанную Комиссией по прогнозу землетрясений Национальной Академии Наук США [Predicting earthquakes ., 1976]. В переводе на русский язык [Кособоков, 2004] она звучит следующим образом: «Прогноз землетрясения должен определять ожидаемый магнитудный диапазон, географическую область, где оно произойдет, и интервал времени, когда оно может случиться, с точностью, достаточной для того, чтобы суждение об окончательном успехе или неудаче прогноза не вызывало затруднений. Только на основании тщательной записи и анализа ошибок, равно как и успехов, может быть оценен окончательный успех всего опыта и намечены дальнейшие направления. Сверх того, ученым следует также определить доверительный уровень каждого прогноза».

Исключительная сложность этой задачи предполагает определенную этапность ее решения. В процессе реализации отдельных этапов прогноза - долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного - должно происходить постепенное уточнение оценок, приводящее к сужению неопределенности предсказания вышеназванных параметров.

Научный интерес к данной проблеме возник еще на заре развития сейсмологии. Так, уже в 1911 г., академик Б.Б. Голицын (I960) предложил первую Российскую программу научных исследований по прогнозу землетрясений. Она предварялась такими словами: «Особенного внимания заслуживает тщательное изучение различных явлений, предшествующих землетрясениям, дабы в будущем могла явиться возможность предсказывать, с большей или меньшей вероятностью, наступление землетрясений». В данной программе Б.Б. Голицыным были намечены четыре перспективных направления исследований: тщательный и систематический анализ сейсмограмм, анализ медленных смещений одних горных пород по отношению к другим, оценка временных вариаций скоростей распространения продольных и поперечных волн, изучение режима источников и водоносных пластов.

Разрушительное Ашхабадское землетрясение 1948 г. способствовало появлению другой программы по прогнозу землетрясений, предложенной акад. Г.А. Гамбурцевым, директором Геофизического института АН СССР [Гамбурцев, I960]. Признавая состояние работ по проблеме прогноза мало удовлетворительным даже в наиболее разработанной ее части - сейсмическом районировании, Г.А. Гамбурцев сформулировал круг конкретных геолого-геофизических задач, подлежащих решению в ближайшие годы, начиная с 1955 г. Однако реальные работы по прогнозу стали разворачиваться лишь в 60-х годах прошлого столетия.

Следующая программа научных исследований по прогнозу землетрясений в СССР разрабатывалась в 1983-1984 гг. под руководством акад. М.А. Садовского (Основы прогноза., 1983 - 1984).

Всплеск активности в проведении детальных геофизических наблюдений для целей прогноза и анализа получаемых данных во многих странах начался с так называемой «Синьки» (blueprint) - детального проекта, опубликованного в январе 1962 г. группой японских ученых, в которую входили Т. Цубои, К. Вадати и Т. Хагивара [Методы прогноза землетрясений ., 1984]. Название проекта - «Прогноз землетрясений: современные успехи и планы будущего развития». Предложенная концепция исследований оказалась настолько удачной, что послужила далее основой нескольких, сменяющих друг друга, 5-летних программ по прогнозу землетрясений в Японии. Первая же программа, начавшаяся в апреле 1965 г., была 4-летней.

Наряду с «Синькой» аналогичные программы возникли в США, Китае, СССР (о чем упоминалось выше) и ряде других стран. Все национальные программы предусматривали, в первую очередь, регистрацию параметров различных геофизических полей с целью выявления аномального хода геофизических характеристик в заключительный период подготовки очага сильного землетрясения. Такие явления считались предвестниками землетрясений. Активизировались также и теоретические исследования процесса разрушения геологической среды в условиях накопления тектонических напряжений. Однако на этом пути встретились значительные трудности, из-за которых исчерпывающая теория таких процессов так и не была до конца разработана.

Чтобы объяснить природу предвестников, дать их количественное описание, а также понять физику процесса подготовки магистрального разрыва, предпринимались многочисленные попытки создания моделей подготовки землетрясений. Однако пока не удалось создать модель, удовлетворительно объясняющую весь спектр явлений, возникающих на заключительной стадии подготовки сейсмического события. Обсуждение комплекса противоречий между традиционными моделями сейсмогенеза и данными наблюдений содержится, к примеру, в работе [Родкин, 2001]. А обзор существующих моделей, которых насчитывается более 20-ти, изложен в работе И.П. Добровольского (1991). К сожалению, рамки данного раздела не позволяют рассмотреть этот вопрос более подробно.

Следует отметить определенные успехи в моделировании процесса деформирования и разрушения горных пород в лабораторных экспериментах [Соболев, 1993; Соболев, Пономарев, 2003]. При этом удалось детально описать основные стадии подготовки макроразрыва, однако переносить эти результаты на естественные условия следует с известной долей осторожности. Поэтому, с учетом вышесказанного, до настоящего времени в исследованиях по проблеме прогноза преобладает эмпирический подход. Несмотря на многочисленные исследования и отдельные успешные прогнозы, удовлетворительного решения данной проблемы пока не найдено.

Цель настоящей работы состоит в поиске устойчивых средне- и краткосрочных пространственно-временных закономерностей динамики потока сейсмичности в отдельных регионах Дальнего Востока до и после сильных землетрясений; в использовании этих закономерностей при разработке методологии и алгоритмов, сужающих временные рамки прогноза сейсмических событий; в создании моделей, описывающих динамику сейсмического режима; в подтверждении эффективности предлагаемых моделей и алгоритмов результатами численного моделирования и тестирования их на длительных данных глобального каталога 1МШС и региональных сейсмологических сводок (в основном, на данных каталогов Курильского, Сахалинского и Японского регионов).

Научная новизна работы связана в первую очередь с созданием методологии прогноза сильных сейсмических событий на среднесрочном и краткосрочном этапах и достижением в рамках ее следующих наиболее важных результатов:

• введение новой системы функционалов в методах оценки наиболее трудно прогнозируемого параметра — времени возникновения сильного землетрясения, обеспечивающего более высокую точность оценок по сравнению с существующими способами среднесрочного прогноза;

• развитие общего подхода к решению задачи выявления статистически значимых, информативных и устойчивых во времени периодичностей землетрясений в отдельных регионах в диапазоне периодов от суток до десятков лет;

• отыскание способа объективной оценки вероятности возникновения землетрясения умеренной силы в исследуемом районе в зависимости от времени, которое прошло с момента появления предыдущего толчка;

• получение важных доказательств существования фундаментального закона нелинейности развития сейсмичности во времени до и после сильных землетрясений- в пределах сейсмоактивных районов (площадок).

Практическая значимость работы. Методология и алгоритмы средне- и краткосрочного прогнозов сейсмических событий, предложенные автором, реализованы им в виде специализированных программных комплексов. Они прошли этапы настройки и длительного тестирования на данных различных каталогов, как в ретроспективном, так и реальном режимах обработки. В настоящее время данная методология и алгоритмы используются при экспертной прогнозной оценке сейсмической обстановки в Курильском и Сахалинском регионах. Практическая значимость разработок подтверждена результатами ретроспективных (главы 2, 3, 4) и успешных реальных (глава 5) прогнозов. Отметим, в частности, оправдавшиеся прогнозы следующих разрушительных землетрясений: Шикотанского 1994 г. (М\у~ 8.3), Токачи-оки 2003 г. (М}у= 8.3), Такойского роя подземных толчков 2001 г. и Невельского землетрясения 2007 г. (М)У-в.2) на юге острова Сахалин.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

1. Экспериментально установлены общие закономерности потока сейсмичности в отдельных районах северо-западной части Тихого океана, позволяющие строить эффективные модели для оценки степени готовности геофизической среды к генерации сильных событий. Помимо общеизвестных предвестниковых явлений типа сейсмических брешей первого и второго рода, обнаружены не менее эффективные предвестники, рассчитываемые на основе ряда, образованного сверткой с функцией Лапласа первых разностей времен в очагах последовательных землетрясений. Отмеченная эффективность подтверждена примерами успешных заблаговременных прогнозов сильных землетрясений на основе установленных закономерностей.

2. На основе обработки данных каталогов основных землетрясений (без афтершоков) за 40-летний период наблюдений в двух районах (Южные Курильские острова и области восточнее о-вов Хоккайдо, Хонсю) показано наличие «закона» повторяемости интервалов времени между последовательными землетрясениями. Применение его в интересующем районе дает возможность оценки вероятности возникновения землетрясения умеренной силы в зависимости от времени, которое прошло с момента появления предыдущего толчка.

3. Развит общий подход к решению задачи выявления статистически значимых, информативных и устойчивых во времени периодичностей, синхронизирующих времена возникновения сильных мелкофокусных землетрясений в отдельных регионах в максимально широком диапазоне периодов (от суток до десятков лет).

4. На основе обработки данных восьми региональных каталогов землетрясений и глобального каталога NEIC (около 1.5 млн. событий) установлено, что динамика развития последовательностей землетрясений, возникающих до и после сильных землетрясений,, хорошо описывается решениями уравнения саморазвивающихся процессов (СРП). Положение вертикальной асимптоты зависимости «параметр сейсмичности - время» служит хорошей оценкой времени в очаге сильного сейсмического события. Наличие четко выраженных максимумов в распределениях показателя нелинейности а уравнения СРП для параметров N (количество событий), D (условные деформации) и Е (энергия) свидетельствуют о существовании фундаментального закона нелинейности развития сейсмичности во времени до и после сильных землетрясений в пределах района (площадки).

Фактический материал. Исходным материалом диссертационной работы послужили данные следующих сейсмологических сводок: каталога землетрясений Курило-Охотского региона за 1962 - 1990 гг., подготовленного автором в цифровом виде на основе Сейсмологического бюллетеня Дальнего Востока [Землетрясения в СССР ., 1964-1991] и его пополнений данными Оперативного каталога Сахалинского филиала Геофизической службы РАН (далее - каталог СБДВ); каталогов землетрясений Южного Сахалина по данным цифровой системы «IRIS-2» [Краева, 2003] и по данным цифровой сети станций "Datamark" [Ким, Сен, 1997; Эпицентральные наблюдения ., 2001]; каталога землетрясений Японского метеорологического агентства (JMA) [JMA Earthquake Catalog, 1926-2005] (далее - каталог JMA); каталога землетрясений Японии по данным университетских сетей наблюдений [Japan University Network 1985-1992] (далее - каталог JUNEC); глобального каталога Национального центра информации о землетрясениях Геологической службы

США (NEIC/USGS) [Global Hypocenters Data ., 1989] и его пополнений (далее - каталог NEIC).

Ограниченно, в рамках одной задачи, связанной с расчетами эмпирических распределений параметра а (показателя степени уравнения саморазвивающихся процессов), использовались региональные каталоги землетрясений Канады, Калифорнии, Центральных штатов США, Южной Америки, Турции, Индии.

Личный вклад автора. По теме диссертации автором опубликованы: монография, 36 научных статей и 20 тезисов докладов, из них монография и 20 статей - лично, а 16 — в соавторстве. Все этапы исследований, включая постановку задач, поиск предвестниковых закономерностей потока сейсмичности в изучаемых районах, создание на основе их новых способов и алгоритмов среднесрочного прогноза землетрясений, настройку, тестирование и анализ результатов испытаний этих алгоритмов, осуществлены лично автором.

Автором созданы специализированные программные комплексы, реализующие анализ данных каталогов землетрясений по перечисленным выше алгоритмам, а также по модифицированной методике [Wiemer, Wyss, 1994, Тихонов, 2005].

Диагностика сейсмоопасных периодов в районе Южных Курильских островов и на Севере Сахалина с помощью алгоритма М8, а в регионе Японии с применением модифицированной методики [Wiemer, Wyss, 1994, Тихонов, 2005] и способа обнаружения краткосрочных затиший также осуществлена лично диссертантом.

Моделирование последовательностей землетрясений по методу саморазвивающихся процессов выполнено в соавторстве с А.И. Малышевым (ИГиГ Уро РАН).

Подготовка всех материалов и расчетов, связанных с успешными прогнозами сильных землетрясений в реальном времени (глава 5), выполнена лично автором, за исключением рис. 5.6,5.8,5.10.

Автор принимает активное участие в работе Сахалинского филиала Российского экспертного Совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска. С момента организации данного Совета состоялось 12 заседаний, на восьми из которых им были сделаны доклады о текущих прогнозах сильных землетрясений в Сахалинской области.

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации изложены в монографии [Тихонов, 2006] и в 56 печатных работах. Результаты исследований и материалы по прогнозам землетрясений докладывались на заседаниях секции по сейсмологии и цунами Ученого совета ИМГиГ ДВО РАН, на заседаниях Сахалинского филиала Российского экспертного Совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска, а также на следующих научных форумах:

Международной конференции «Проблемы геодинамики, сейсмичности и минерагении подвижных поясов и платформенных областей литосферы» (Екатеринбург, 1998); Международной конференции «Геодинамика и геоэкология» (Архангельск, 1999); ХХП General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (Birmingham, 1999); Научно-техническом семинаре-совещании «Память и уроки Нефтегорского землетрясения» (Южно-Сахалинск, 2000); Western Pacific Geophysics Meeting (Tokyo, 2000); The 2nd International Seismic-Volcanic Workshop on North-Japanese, Kurile-Kamchatkan, and Aleutian-Alaskan Subduction Processes (Onuma and Sapporo, Japan, 2000); 1-ом Российско-Японском семинаре «Проблемы геодинамики и прогноза землетрясений» (Хабаровск, 2000); 1-ой Международной школе-семинаре «Физические основы прогнозирования разрушения горных пород» (Красноярск, 2001); Международном научном симпозиуме «Строение, геодинамика и металлогения Охотского региона и прилегающих частей северо-западной Тихоокеанской плиты» (Южно-Сахалинск, 2002); XXIII General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (Sapporo, Japan, 2003); Всероссийской конференции с международным участием «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде, северных регионов» (Архангельск, 2004); Международном научном симпозиуме «Проблемные вопросы островной и прибрежной сейсмологии (ОПС-2005)» (Южно-Сахалинск, 2005); Второй (XX) Сахалинской молодежной научной школе «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, 2007); Международном научном симпозиуме «Проблемы сейсмобезопасности Дальнего Востока и Восточной Сибири» (Южно-Сахалинск, 2007); Первой региональной научно-технической конференции «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России» (Петропавловск-Камчатский, 2007).

Достоверность полученных результатов в значительной мере определяется качеством использованных каталогов землетрясений, детальностью и длительностью наблюдений. Основная часть результатов получена на максимально длительных (десятки лет) каталогах (NEIC, JMA, СБДВ). Надежность и объективность полученных результатов повышалась также за счет совместной обработки каталогов разных регионов (объем обрабатываемой выборки событий составлял 1.5 млн. землетрясений). Устойчивость и достоверность получаемых решений по данным в пределах малых сейсмоактивных объемов и при низких пороговых магнитудах достигались за счет использования наиболее детальных каталогов (JMA, JUNEC), отличающихся надежностью и высокой точностью оценок. Достоверность полученных результатов анализа различных каталогов подтверждается успешными прогнозами сильных землетрясений в реальном времени (глава 5).

Благодарности. При проведении исследований автор постоянно обращался к трудам члена-корреспондента РАН Г.А. Соболева и выражает ему глубокую благодарность за то влияние, которое он оказал на формирование научного мировоззрения диссертанта и более глубокое понимание им физики процессов, лежащих в основе подготовки и реализации тектонического землетрясения. В ходе многолетних исследований автор неоднократно получал поддержку и полезные советы коллег по работе в ИМГиГ ДВО РАН (А.И. Иващенко, Ч.У. Ким, Р.З. Тараканов, В.М. Кайстренко, A.A. Поплавский, JI.H. Поплавская, Н.Ф. Василенко, С.М. Сапрыгин), которым он также выражает искреннюю признательность. Диссертанту довелось общаться и обсуждать многие вопросы при проведении исследований с сотрудниками других институтов. Среди них особую благодарность автор приносит А.И. Малышеву, с которым плодотворно сотрудничает уже на протяжении более двух десятков лет. Значительному улучшению данной работы способствовали замечания В.Г. Кособокова, который также оказал заметное влияние на формирование научного мировоззрения автора по проблеме прогнозирования землетрясений.

Большую помощь в сборе и подготовке исходных материалов исследований оказали сотрудники Сахалинского филиала Геофизической службы РАН (В.И. Михайлов, А.И.

Спирин, [Сен Рак Се|, Т.А. Фокина). Благодаря их самоотверженному труду автор имел возможность представлять обоснованные прогнозы землетрясений в реальном времени.

Структура и объем работы. Она состоит из Введения, пяти глав, Заключения, а также списка литературы, включающего 209 наименований. Работа изложена на 260 стр. машинописного текста, включая 104 рисунка и 33 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Тихонов, Иван Николаевич

5.5. Выводы к главе 5

Совместно с сотрудниками Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (г. Москва) осуществлен успешный прогноз катастрофического Шикотанского землетрясения 1994 г. (Mw = 8.3) в реальном масштабе времени с помощью алгоритма М8. Прогноз был зарегистрирован в июле 1992 г. в Российской Академии Наук, передан в МЧС России и опубликован [Заблаговременный среднесрочный прогноз ., 1994; Заблаговременный среднесрочный прогноз ., 1996].

В соавторстве с сейсмологами ИМГиГ ДВО РАН (Ким Ч.У., Иващенко А.И., Поплавская JI.H.) в декабре 2005 г. подготовлен долгосрочный прогноз сильного землетрясения с магнитудой Мщ = 6.6 ± 0.6 на юго-западном шельфе острова Сахалин. Основными фактами, положенными в основу прогноза, послужили два предвестника -сейсмические бреши первого и второго рода. Обе бреши были надежно картированы на юго-западном шельфе острова вблизи гг. Невельск, Холмск на основе анализа исторических данных о сильных землетрясениях изучаемого района, а также детальных данных сети цифровых автономных сейсмических станций, развернутой на юге о. Сахалин.

Этот прогноз был утвержден в августе 2006 г. Российским экспертным Советом по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска. Началом его реализации явилось Горнозаводское землетрясение 17(18) августа 2006 года с магнитудой Mw = 5.6. Через 6 дней после его возникновения автором совместно с Ким Ч.У. был подготовлен краткосрочный прогноз более сильного события в районе тревоги. Примерно год спустя долгосрочный прогноз успешно оправдался в результате возникновения разрушительного Невельского землетрясения 2 августа 2007 г. с магнитудой Mw — 6.2 (Muí - 6.2). Прогнозные материалы опубликованы в работах [Тихонов, 2006; Тихонов, Ким, 2008].

На основе модифицированного метода картирования сейсмических затиший в реальном времени [Тихонов, 2005] заблаговременно (по состоянию на июль 2002 г.) была выявлена область подготовки разрушительного (Муу = 8.3) землетрясения Токачи-оки 26 сентября 2003 г в регионе Японии около мыса Эримо (о-в Хоккайдо). Заблаговременный среднесрочный прогноз времени возникновения данного сейсмического события был получен с помощью алгоритма 0\. Результаты данного исследования были изложены до возникновения указанного события сначала в докладе [Т1Мюпоу, 2003], прочитанном в июле 2003 г. на Генеральной Ассамблее МГГС (г. Саппоро, Япония), а затем в статье [Тихонов, 2005].

Наряду с успешными прогнозами дано описание ложной среднесрочной тревоги, поданной в 2000 г. для района Южных Курильских островов.

В результате анализа сейсмичности по состоянию на декабрь 2007 г. в районе Южных Курильских островов совместно с Ким Ч.У. выявлена область текущей среднесрочной тревоги для землетрясения с М > 7.4. Согласно расчетам период тревоги определен на 20082009 гг. По данным краткосрочного мониторинга (на начало июля 2008 г.) удалось уточнить магнитуду ожидаемого события (М> 8.0).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Прогноз сильных землетрясений - это фундаментальная научная проблема, до сих пор не нашедшая удовлетворительного решения в плане практических потребностей безопасного проживания человечества. И, тем не менее, определенное, хотя и медленное, продвижение в ее решении идет. Об этом, в частности, свидетельствует приведенный автором обзор существующих методов и алгоритмов средне- и краткосрочного прогнозов землетрясений по общему потоку сейсмичности. Из обзора виден существенный вклад российских ученых в решение данной проблемы. Автор надеется, что представленная работа явится еще одним маленьким шагом на пути познания динамики сейсмических процессов, способствующим продвижению в решении основной практической цели сейсмологии - прогноза землетрясений.

Цель настоящей работы, сформулированная во Введении и состоящая в поиске устойчивых пространственно-временных закономерностей динамики потока сейсмичности в отдельных регионах Дальнего Востока до и после сильных землетрясений, а также в использовании этих закономерностей при разработке алгоритмов прогноза сейсмических событий, в основном выполнена.

Научные результаты, изложенные в данной работе, касаются трех направлений ■ • исследований:

• тестирования некоторых известных методов и алгоритмов среднесрочного прогноза землетрясений по общему потоку сейсмичности;

• поиска новых устойчивых закономерностей сейсмического режима в отдельных районах и разработки на их основе методологии решения задачи оценки времени (интервала) возникновения землетрясений, обеспечивающей более высокую точность по сравнению с существующими способами;

• отработки на максимально обширных данных (всех доступных каталогах) метода математического моделирования последовательностей землетрясений на основе уравнения саморазвивающихся процессов для получения высокоточных краткосрочных оценок времени возникновения сильных землетрясений.

В качестве четвертого направления диссертационной работы можно считать практическую составляющую разработок, оформленную в виде конкретных прогнозов сильных сейсмических событий. Основные итоги и выводы по каждому из этих направлений сводятся к следующему.

1. Обзор существующих методов средне- и краткосрочного прогноза землетрясений по общему потоку сейсмичности показал, что наибольший прогресс в решении задачи прогноза достигнут пока только для среднесрочной стадии. Ряд среднесрочных методов демонстрируют неплохую эффективность, особенно длительно тестируемый в реальном времени алгоритм М8 [Кособоков, 2005]. При прогнозе сильнейших (М> 8.0) землетрясений с помощью его сделано около 80% удачных прогнозов, в то время как для событий с М> 7.5 результативность значительно ниже — около 54% успешных предсказаний. По-видимому, весьма перспективен метод обратного прослеживания предвестников [Шебалин, 2005], занимающий промежуточное положение между среднесрочными и краткосрочными подходами, однако он, как и другие алгоритмы, нуждается в более длительной апробации в условиях реальных прогнозов. Эффективность краткосрочных способов прогнозирования, базирующихся в основном на нелинейном характере сейсмического процесса в заключительной стадии подготовки очага сейсмического события, до конца не очевидна, поскольку алгоритмы также не подвергались длительному тестированию в реальном масштабе времени. Сдерживающим обстоятельством является также обособленность ученых-разработчиков друг от друга, изолированно тестирующих свои методы прогноза, что затрудняет комплексирование различных методов с целью отработки на практике единой многостадийной по времени схемы предсказания сильных землетрясений.

В ходе верификации существующих методов прогноза землетрясений на длительных каталогах землетрясений автором получены следующие основные результаты.

Выполнена настройка алгоритма М8 [Кейлис-Борок, Кособоков, 1986; КеШв-Вогок, КоБЭоЬокоу, 1990] на данные о землетрясениях Южных Курильских о-вов и осуществлен успешный прогноз катастрофического Шикотанского землетрясения 1994 г. (М\у = 8.3) в реальном масштабе времени, подтвержденный документально. Аналогично, но ретроспективно, для района Северного Сахалина показано, что была возможность заблаговременного прогноза одной из самых трагичных катастроф России - Нефтегорского землетрясения 1995 г. (М^ = 7.2). Обработка данных каталога за 14-летний интервал времени до его возникновения выявила лишь один «сейсмоопасный» период (начиная с 1991 г.), прерванный данным землетрясением.

Применение метода объемного сканирования сейсмичности [Тихонов, 2001 в] на северо-востоке региона Японии способствовало установлению ряда закономерностей изменения сейсмического режима перед землетрясениями с М > 7.5. Так, на основе обработки данных японского каталога землетрясений за 1951 - 2001 гг. было найдено, что эпицентры землетрясений с М^л - 7.5 не только располагаются в зонах возможного сейсмического затишья, но и предваряются периодами глубокого сейсмического затишья длительностью не менее пяти лет. А возникают они, как правило, не на фоне глубокого затишья, а на подъеме, при наступлении фазы активизации, когда число слабых событий в сканируемом объеме возрастает до фонового значения или превышает его. На основе полученных закономерностей был сделан прогноз местоположения зон, где с наибольшей вероятностью следовало ожидать возникновение будущих землетрясений с Mjma ^ 7.5.

При подготовке данной диссертации этот прогноз был проверен на пополнении каталога JMA за 2001 — 2004 гг. в пределах изучаемой области. Оказалось, что все эпицентры вновь возникших землетрясений с Mjma ^ 7.0 и h < 100 км располагаются либо на краю, либо вблизи упомянутых зон. Однако статистика событий пока невелика, чтобы сделать уверенный вывод о приуроченности эпицентров неглубоких событий Mjma ^ 7.0 к областям затиший.

Весьма перспективным оказалось использование ZM/lP-метода Виемера, Висса [Wiemer, Wyss, 1994], модифицированного нами [Tikhonov, 2003; Тихонов, 2005] и апробированного в регионе Японии для выявления местоположения областей сейсмических затиший. Надежное картирование таких областей весьма актуально, поскольку, по мнению японских сейсмологов, около 75% сильных (M > 7.5) землетрясений региона происходит вблизи областей сейсмического затишья. Этот факт был подтвержден нами и для менее сильных событий с М> 6.8. Так, за период 1989 - 2002 гг. 8 сильных толчков предварялись затишьями, два - не предварялись, и в одном случае аномально низкий уровень сейсмичности был связан с роем умеренных (М~ 6.4) землетрясений.

В результате верификации модифицированного ZMAP-метода в реальном времени удалось заблаговременно (по состоянию на 1 июля 2002 г.) выявить на территории региона, две зоны глубокого сейсмического затишья: около мыса Эримо (о-в Хоккайдо) и в районе п-ва Идзу (о-в Хонсю). Обе зоны возникли в 1998 г. и характеризовались 100%-ным снижением интенсивности сейсмических событий с M > 3.8 в областях с линейными размерами примерно 20 и 60 км, соответственно. В первой зоне затишье было прервано 26 сентября 2003 г. разрушительным землетрясением с Mw =8.3, произошедшим на краю этой зоны. Что касается второй зоны, то, по мнению некоторых сейсмологов [Kawasaki, 2004; Некрасова, Кособоков, 2005], разрядка упругих напряжений в этом районе произошла в результате «тихого землетрясения», магнитуда которого значительно превышает 7.

Поскольку описанный выше метод не применим примерно в 25% случаев [Mogi, 1990], когда предвестником сильного землетрясения является повышение уровня сейсмической активности, постольку в дополнение к нему предложен способ картирования сейсмической активности по плотности потока событий [Малышев, Тихонов, 2002]. Ретроспективный анализ плотности потока по числу событий непосредственно перед землетрясениями с Mjma ^ 7.0 и h < 40 км за период с 1940 года показал, что примерно в

60.0% случаев существует связь сильных толчков с локальными максимумами плотности потока.

2. Наиболее трудно прогнозируемый параметр землетрясения - время. Даже в наиболее отработанном и пригодном к практической эксплуатации алгоритме М8 декларируемый период тревоги достаточно велик (5 лет). Поэтому основные усилия автора сосредоточены на разработке методологии и алгоритмов, позволяющих максимально сузить прогнозируемый интервал времени, когда ожидается сейсмическое событие. Предлагаемая методология, изложенная в разделе 1.3, включает в себя три новых авторских подхода к решению данной проблемы в среднесрочном плане и один метод [Малышев 1989, 1991] — в краткосрочном. Она открывает возможность апробации на практике сквозной многостадийной схемы прогноза сильных землетрясений.

В первом подходе (алгоритм Q1 [Тихонов, 1999, 20016]) использованы установленные автором пространственно-временные и энергетические закономерности изменения отдельных параметров сейсмического режима в районе Южных Курильских о-вов на временных интервалах двух типов: первого рода (между сейсмическими событиями с M > 7.5) и второго рода (между толчками с M > 7.0). Пространственно-временные проявления подготовки сильных землетрясений становятся наглядными при исследовании статистических характеристик функций D*(t) и D(t), представляющих собой исходные и отфильтрованные разности времен в очагах последовательных землетрясений. Аномальные значения данных функций характеризуют краткосрочные сейсмические затишья в изучаемом районе. Установлено, что поведение обеих функций явно не стационарно, поэтому их изучение предложено вести в терминах параметра ст (оценки среднеквадратичного отклонения от среднего на интервале значения функции). При таком подходе их относительные значения по отдельным (одноименным) интервалам ст для разных выборок становятся сопоставимыми.

В результате предварительных расчетов была подтверждена плодотворность построений статистических распределений значений этих функций по превышению пороговых уровней U(i) или по нахождению их между соседними уровнями на интервалах первого и второго родов. При этом в качестве порогов принимаются уровни U(i) = e + i*cr, где s - оценка среднеарифметического значения функции D*(t) или D(t) на интервале. При построении гистограмм распределений этих функций на интервалах первого и второго родов выявились следующие важные моменты: статистическая значимость различий в гистограммах для двух типов интервалов; стабильность (в смысле диапазона изменения) параметра Fit), характеризующего аномальные сейсмические затишья, на интервалах первого рода; аналогичная стабильность параметра dN(t), определяющего условный дефицит наблюденных сейсмических событий в интервалах первого рода, то есть слабая зависимость его от длительности подготовки очередного сильного события.

Энергетические проявления подготовки сильных землетрясений обнаруживаются не только в бухтообразных аномалиях параметра В графика повторяемости землетрясений, но и в статистически значимых расширениях 95%-ного доверительного интервала для этого параметра по сравнению с фоновыми значениями. Ширина доверительного интервала является более информативным прогностическим признаком, чем изменения самого параметра В. Эффект повышенной вариации угла наклона графика повторяемости землетрясений на заключительной стадии подготовки сильнейших сейсмических событий обусловлен, в основном, тем, что данный график становится все более нелинейным.

Указанные закономерности были положены в основу построения шести прогнозных функций алгоритма 0,1, характеризующих степень завершения подготовки очередного очага разрушительного сейсмического события.

Во втором подходе [Тихонов, 2001а, 2002] предложена методика оценки повторяемости интервалов времени Г, между последовательными землетрясениями для двух районов (Южных Курильских о-вов и северо-восточной части Японии).

В третьем подходе [Тихонов, 2004а] описана методика общего решения задачи выявления статистически значимых, информативных , и устойчивых во времени периодичностей появления сильных мелкофокусных землетрясений в отдельных регионах. Поиск цикличностей ведется в максимально широком диапазоне периодов от долей суток до десятков лет, а их значимость оценивается с помощью двух критериев: Куипера [Мардиа, 1978; Кшрег, 1960] и расстояний между точками при отображении событий на кольцо [Тихонов, 2004а].

В процессе тестирования трех новых методик среднесрочного прогноза времени возникновения сильных землетрясений, предложенных автором, были получены следующие основные результаты.

На основании расчетов прогнозных функций алгоритма 0.1 [Тихонов, 1999, 2001 б] на данных каталога 1МЕ1С для района Южных Курильских о-вов в интервалах первого рода (Т\) показано, что первые две функции и с1Ы(ф обладают устойчивостью к вариациям длительности окна обработки (3-12 месяцев) и слабой зависимостью от длины интервалов первого рода (Т\). Это позволяет выбирать для каждой из них свой пороговый уровень при идентификации аномальных значений, единый для всех интервалов Т\. Две других характеристики потока сейсмичности - Н(() и 2(() - ведут себя менее стабильно. В частности, перед сильным сейсмическим событием значения параметра 2{() сначала достигают локального минимума, а затем резко возрастают. Нестабильность проявляется в том, что не все локальные минимумы являются достаточно глубокими. Для обеих функций она обусловлена, скорее всего, недостаточным объемом статистических данных для обрабатываемого каталога землетрясений при M > 4.0. Данное обстоятельство затрудняет выбор соответствующих пороговых уровней для идентификации аномальных значений этих параметров. Последние функции - dB(t) и dS(t) - сильно коррелированы, поэтому параметр dS(t) следует использовать, в основном, только для контроля в случае близости значений функции dB(t) к ее пороговому уровню.

Обнаружены важные в прогнозном отношении различия в распределениях значений функции D(t) на интервалах первого (Т\) и второго (7г) рода: диапазоны изменения количества выходов функции D(t) за порог U(ï) = s + 3 * а для интервалов Т\ и Т2 на имеющемся материале обработки не пересекаются; на всех интервалах Т\ есть превышение порога С/(6), в то время как в интервалах Т2 этот факт отмечается только в 16.6% случаях.

По результатам настройки установлено, что с помощью алгоритма QI обнаруживается подготовка всех сильных землетрясений (1969, 1973, 1978 и 1994 гг.), произошедших в районе Южных Курильских островов в течение последних сорока лет. При этом длительность тревожных периодов составляет 1.4% - 21.9% от длин интервалов времени между сильными (М > 7.5) землетрясениями, то есть, от нескольких месяцев до года. Это дает возможность сократить длительность тревожных периодов по сравнению с известным алгоритмом М8.

Адаптация алгоритма Q1 к данным о землетрясениях в районе восточнее о-вов Хоккайдо, Хонсю имеет свои особенности. Во-первых, существует различие в диапазонах изменения функций F(t) и dN(t) на интервалах первого рода перед сильными (M ~ 7.4) и сильнейшими (M ~ 8.0 и более) землетрясениями. Другой особенностью настройки на данные японского каталога явилось наличие значительного тренда для функции Z(t). С учетом этого обстоятельства предложено использовать в изучаемом районе для прогноза параметр dZ(î), являющийся функцией первых разностей от Z(t).

По сравнению с оценками длительности тревожного периода в районе Южных Курильских о-вов, приведенными выше, аналогичные оценки для северо-восточного района Японии имеют более широкий разброс - от 1.1% до 48.0%. Он обусловлен тем, что для сильных землетрясений алгоритм Q1 срабатывает слишком поздно, а для сильнейших -слишком рано. В первом случае пороги велики, а во втором - малы. Очевидно, сказывается, разница в масштабах проявления предвестников при подготовке указанных типов очагов сейсмических событий. Поэтому существует необходимость раздельной настройки на два типа различающихся по масштабу сейсмических событий. Пока такое разделение нельзя сделать из-за малого объема выборки. Введение пороговых уровней, соответствующих каждому набору событий, в дальнейшем существенно уменьшит разброс оценок длительности тревожного периода.

В рамках способа оценки повторяемости интервалов времени между последовательными землетрясениями [Тихонов, 2001 а, 2002] установлено наличие «закона» повторяемости интервалов времени 7} между последовательными землетрясениями для двух районов (Южных Курильских о-вов и северо-восточной части Японии). На основе полученной закономерности с высокой корреляцией даны оценки повторяемости сейсмических затиший для землетрясений с М > 4.0. Исследование распределения интервалов 7} показало, что по критерию Пирсона на уровне значимости 0.01 оно не согласуется с показательным законом распределения. В то же время для каталога основных толчков (без афтершоков) наблюдается хорошее согласие упомянутых распределений.

В результате апробации метода поиска периодичностей, синхронизирующих возникновение сильных мелкофокусных землетрясений [Тихонов, 2004 а\ в регионах Камчатки и Южных Курильских о-вов на данных каталогов кластеров землетрясений с М > 7.5 выявлены наборы наилучших цикличностей: 6 - в первом регионе и 7 - во втором. Они использованы при составлении долгосрочных прогнозов периодов повышенной вероятности сильных землетрясений на 2006-2008 гг. и при оценке эффективности методики. Количественные характеристики сделанных прогнозов (количество тревог и их длительность) оказались следующими: в первом регионе установлено 6 тревог длительностью от 1 до 38 суток, а во втором - одна тревога длительностью 139 суток.

Ретроспективный прогноз опасных периодов за все рассматриваемое время наблюдений (1900-1997 гг. и 1918-1994 гг., соответственно) дал следующие оценки эффективности методики: ожидаемое в регионах среднее число тревожных периодов в год составило 1.55 и 0.57, средняя продолжительность одной тревоги оказалась равной 28.3 и 42.5 суток. Большое число ложных тревог в обоих прогнозах (10.9 и 4.5 на одну оправдавшуюся) обусловлено, в основном, способом настройки, нацеленным на максимальное снижение вероятности ошибки первого рода (пропуска сильного землетрясения).

Существенным моментом данной методики прогноза является то, что она не требует длительной стабильности периодичностей. Учитывая скудость материала ретроспективного исследования, нельзя исключать возможность случайного характера выявленных периодичностей. Поэтому их существование следует рассматривать пока как гипотезу на стадии активной экспериментальной проверки в реальном времени.

3. Метод саморазвивающихся процессов (СРП) [Малышев, 1989, 1991; Малышев и др., 1992] является достаточно эффективным инструментом в исследовании нелинейностей хода сейсмического процесса. С помощью его нами выполнен большой объем исследований по моделированию последовательностей землетрясений трех сейсмоактивных районов (Южных Курильских о-вов, Южного Сахалина и Японии). В качестве параметра процесса бралась кумулятивная сумма числа землетрясений N в пределах заданной площадки с выбранного момента времени до или после возникновения основных толчков. Первые последовательности названы форшоковыми, а вторые - афтершоковыми. Аналогичное исследование, но в гораздо меньшем объеме, проведено для районов Северных и Средних Курильских островов. Анализ материалов моделирования привел к следующим выводам:

• рассмотренные зависимости N = ДО хорошо описываются решениями уравнения саморазвивающихся процессов (СРП), причем вертикальная асимптота этих зависимостей отсекает на оси времени момент, почти совпадающий со временем в очаге основного толчка (ошибка прогноза, как правило, не превышает первых суток);

• процесс форшоковой активизации выражен гораздо слабее процесса последующего затухания, поэтому и разброс значений а параметра нелинейности уравнения СРП для них гораздо больше, чем для афтершоковых рядов;

• в развитии обоих типов последовательностей доминируют логарифмические зависимости, когда параметр а « 2.0. При этом уравнение СРП для афтершоковых рядов сводится к формуле Омори [Отоп, 1894], если начальная скорость процесса мала, и ею можно пренебречь. По-видимому, это указывает на существование одного и того же фундаментального закона, управляющего развитием сейсмического процесса до и после образования магистрального разрыва;

• форшоковые последовательности зачастую многофазны, то есть, содержат несколько фаз активизации сейсмичности. При смене фазы происходит скачкообразное изменение параметров уравнения СРП, однако положение новой асимптоты хорошо коррелирует со временем в очаге главного толчка.

Конкретная статистика результатов обработки данных для района Южных Курильских о-вов такова: доля сильных (М > 7.0) сейсмических событий, для которых получен удовлетворительный прогноз времени в очаге составляет около 86% при стандартном уровне предваряющей сейсмичности и в 60% случаев - при повышенном уровне, обусловленном афтершоковым процессом предыдущего сильного толчка.

Моделирование по методу СРП, выполненное для юга о-ва Сахалин на детальном каталоге мелкофокусных землетрясений с М> 2.6 за 9-летний период наблюдений, показало принципиальную возможность прогнозирования времени возникновения значительно более слабых толчков (М ~ 4.0 - 5.5) при невысокой вероятности ложных тревог. К сожалению, отсутствие длительного детального (М> 2.0) каталога землетрясений по югу о-ва Сахалин не позволило провести полноценную проверку метода СРП в этом районе.

При адаптации метода к данным каталогов по региону Японии были выявлены характерные значения параметров настроек - размеров изучаемых площадок (сейсмоактивных объемов) и пороговых уровней минимальных магнитуд обрабатываемых землетрясений - в зависимости от магнитуды основного события. Так, заключительная стадия подготовки землетрясений с М~ 7.5 сопровождается закономерным изменением сейсмичности с М > 3.7 в пределах всего региона. Процесс подготовки мелкофокусных событий фокальной зоны с М ~ 6.0 хорошо моделируется на площадках с характерными размерами от 2° х 2° до 4° х 4°. Задание площадок не требует детальных знаний структуры сейсмоактивной зоны. Интервалы наблюдений (длительность выборок) перед такими землетрясениями составляют от недели до 4 месяцев. Точность ретроспективного прогноза моментов возникновения основных толчков при обработке 14 форшоковых последовательностей землетрясений с М~ 6.0 в восьми случаях составила меньше суток и в шести - меньше 2.4 суток при средней заблаговременности принятия решения 21.1 суток.

Наличие четко выраженных максимумов в распределениях показателя нелинейности а, полученных при обработке около 1.5 млн. событий из девяти каталогов землетрясений, позволяют говорить об обнаружении фундаментального закона нелинейности развития сейсмичности во времени. Наиболее четко эта закономерность выражена для параметра N (количество событий), затем следуют параметры £> (условные деформации) и Е (энергия). Для всех параметров последовательности затухания выражены лучше и имеют больший уровень закономерности по сравнению с последовательностями активизации.

4. Совместно с сотрудниками Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (г. Москва) осуществлен успешный прогноз катастрофического Шикотанского землетрясения 1994 г. (М\у = 8.3) в реальном масштабе времени с помощью алгоритма М8. Данный прогноз был зарегистрирован в июле 1992 г. в Российской Академии Наук, передан в МЧС России и опубликован [Заблаговременный среднесрочный прогноз ., 1994, 1996].

В соавторстве с сейсмологами ИМГиГ ДВО РАН (Ким Ч.У., Иващенко А.И., Поплавская Л.Н.) в декабре 2005 г. подготовлен долгосрочный прогноз сильного землетрясения с магнитудой Мш = 6.6 ± 0.6 на юго-западном шельфе острова Сахалин. Основными фактами, положенными в основу прогноза, послужили два предвестника -сейсмические бреши первого рода и второго рода. Обе бреши были надежно картированы на юго-западном шельфе острова вблизи гг. Невельск, Холмск на основе анализа исторических данных о сильных землетрясениях изучаемого района, а также детальных данных сети цифровых автономных сейсмических станций, развернутой на юге о. Сахалин.

Прогноз был утвержден в августе 2006 г. Российским экспертным Советом по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска. Началом его реализации явилось Горнозаводское землетрясение 17(18) августа 2006 года с магнитудой М\у = 5.6. Через 6 дней после его возникновения автором совместно с Ким Ч.У. был подготовлен краткосрочный прогноз более сильного события в районе тревоги. Примерно год спустя долгосрочный прогноз успешно оправдался в результате возникновения разрушительного Невельского землетрясения 2 августа 2007 г. с магнитудой Mw ~ 6.2 {Muí ~ 6.2). Прогнозные материалы опубликованы в работах [Тихонов, 2006; Тихонов, Ким, 2008].

На основе модифицированного метода картирования сейсмических затиший в реальном времени [Тихонов, 2005] заблаговременно (по состоянию на июль 2002 г.) была выявлена область подготовки разрушительного (М\у — 8.3) землетрясения Токачи-оки 26 сентября 2003 г в регионе Японии около мыса Эримо (о-в Хоккайдо). Заблаговременный среднесрочный прогноз времени возникновения данного сейсмического события был получен с помощью алгоритма QI. Результаты данного исследования были изложены до возникновения указанного события сначала в докладе [Tikhonov, 2003], прочитанном в июле 2003 г. на Генеральной Ассамблее МГГС (г. Саппоро, Япония), а затем в статье [Тихонов, 2005].

В результате анализа сейсмичности по состоянию на декабрь 2007 г. в районе Южных Курильских островов совместно с Ким Ч.У. выявлена область текущей среднесрочной тревоги для землетрясения с М > 7.4. Согласно расчетам период тревоги определен на 20082009 гг. По данным краткосрочного мониторинга (на начало июля 2008 г.) удалось уточнить магнитуду ожидаемого события (М> 8.0).

Наряду с успешными прогнозами дано описание ложной среднесрочной тревоги, поданной в 2000 г. для района Южных Курильских островов.

В завершение автор хотел бы высказать свое мнение относительно перспектив решения проблемы прогноза землетрясений. Как сказано выше, продвижение в ее решении идет, но очень медленно. У многих ученых это порождает глубокий пессимизм. При этом отношение к отдельным стадиям прогноза не одинаково. Принципиальная возможность долгосрочного прогноза практически допускается всеми. Возможность среднесрочного прогноза находится у некоторых исследователей под сомнением. Основной пессимизм относится к возможности краткосрочного прогноза.

Наиболее впечатляющие результаты в среднесрочном прогнозе достигнуты пока с использованием статистических методов. Но статистический подход имеет свой предел разрешающей способности, который еще не достигнут, и потому дальнейший прогресс пока возможен. Когда статистический подход исчерпает свои возможности, вынужденно придется обратиться к детерминированному прогнозу. А для этого нужно знать основной набор параметров, контролирующих развитие сейсмического процесса. И тут снова встает вопрос о необходимости более глубокого понимания физики процесса подготовки землетрясения.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Тихонов, Иван Николаевич, 2008 год

1. Авсюк Ю.Н., Худзинский Л.Л., Суворова И.И. Связь сейсмичности Земли с приливным воздействием Луны и Солнца // Проблемы теоретической сейсмологии и сейсмичности. М., 2002. - С. 311-336. - ( Вычислительная сейсмология; вып. 33).

2. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное издание. М.: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.

3. Астрономический календарь. Ежегодник. Переменная часть. М.: Наука, 1935 - 2000.

4. Баркин Ю.В., Феррандиш Х.М., Наварро Х.Ф. Приливы, движение плит и землетрясения // Эволюция тектонических процессов в истории Земли: материалы XXXVII Тектонического совещания, Новосибирск, 10-13 февраля 2004 г. Новосибирск, 2004. - Том 1.-С. 41-43.

5. Болт Б. Землетрясения. Общедоступный очерк. М.: Мир, 1981. - 256 с.

6. Болыиев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983.-416 с.

7. Викулин A.B. Мир вихревых движений: Монография. Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2008. - 230 с.

8. Викулин A.B. Физика волнового сейсмического процесса. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КПГУ, 2003. - 151 с.

9. Выделение периодичностей в сейсмическом режиме / A.A. Любушин (мл.), В.Ф. Писаренко, В.В. Ружич, В.Ю. Будцо // Вулканология и сейсмология. 1998. - № 1. - С. 62-76.

10. Гамбурцев Г.А. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 461 с.

11. Голицын Б.Б. Избранные труды. Т. 2. Сейсмология. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 490с.

12. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. М.: Мир, 1965. - 450 с.

13. ГуптаХ.К., Растоги Б.К. Плотины и землетрясения. М.: Мир, 1979. - 252 с.

14. Гусев A.A., Петухин А.Г. О возможной синхронизации сильных землетрясений лунным 18,6-летним циклом, его долями и кратными // Вулканология и сейсмология. 1997. -№3.-С. 64-79.

15. Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: ИФЗ АН СССР, 1991.-224 с.

16. Жечев А.Д. Исследование влияния вариаций солнечной активности на сейсмические процессы в районе Южных Курил // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов. Южно-Сахалинск, 2001. - С. 120-129.

17. Завьялов А.Д. Анализ результатов тестирования прогностического алгоритма КОЗ с 1985 по 2000 г. в различных сейсмоактивных районах // Физика Земли. 2002. - № 4. - С. 1630.

18. Завьялов А.Д. Землетрясение у берегов Суматры // Природа. 2005. - № 5. - С. 29-35.

19. Завьялов А.Д. Карта ожидаемых землетрясений Греции в 1996 2002 г.: прогноз и реализация // Физика Земли. - 2003. - № 1. - С. 3-8.

20. Землетрясение 17(18) августа 2006 г. на Сахалине и первая реализация комплексного прогноза / Б.В. Левин, Е.В. Сасорова, Ч.У. Ким, М.Е. Коровин, А.Е. Малашенко, П.В. Савочкин, И.Н. Тихонов // Доклады АН. 2007. - Т. 412, № 3. - С 396-400.

21. Землетрясения в СССР, 1962 1990 гг. - М.: Наука, 1964 - 1991.

22. Землетрясения в СССР в 1980 1991 гг. М.: Наука, 1984 - 1997.

23. Землетрясения Северной Евразии в 1992 году. М.: Геоинформмарк, 1997.

24. Землетрясения Северной Евразии в 1993 году. М.: Изд-во НИА-Природа, 1999.

25. Землетрясения Северной Евразии в 1994, 1995, 1996 году. М.: ОИФЗ РАН, 2000, 2001,2002.

26. Землетрясения Северной Евразии в 1997, 1998, 1999 году. Обнинск: ФОП, 2003, 2004, 2005.

27. Злобин Т.К. Строение земной коры и верхней мантии Курильской островной дуги (по сейсмическим данным). Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1987. - 150 с.

28. Зубков С.И. О краткосрочных предвестниках землетрясений // Физика Земли. 1993. -№ 9. - С. 67-70.

29. Иванов В.В. Периодические колебания погоды и климата // Успехи физических наук. 2002. - Т. 172, № 7. - С. 777-811.

30. Карты ожидаемых землетрясений, основанные на комплексе сейсмологических признаков / Г.А. Соболев, Т.Л. Челидзе, А.Д. Завьялов, Л.Б. Славина, В.Е. Николадзе // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1990. - № 11. - С. 45-56.

31. Кейлис-Борок В.И., Кособоков В.Г. Периоды повышенной вероятности возникновения сильнейших землетрясений мира // Математические методы в сейсмологии и геодинамике. М., 1986. - С. 48 - 58. — (Вычислительная сейсмология; вып. 19).

32. Ким Ч.У. Особенности выделения сейсмической энергии на севере Сахалина в пространстве и во времени // Бюллетень Курило-Сахалинского сейсмопрогностического полигона (квартальный) за 1988 г. ИМГиГ ДВО АН СССР. - Южно-Сахалинск, 1989. - № 4. -С. 46-51.

33. Корреляция появления крупных серий землетрясений со временем фаз новолуния и полнолуния / H.H. Володичев, А.Н. Подорольский, Б.В. Левин, Вл. А. Подорольский // Вулканология и сейсмология. 2001. - № 1. - С. 60-67.

34. Кособоков В.Г. Испытание алгоритма М8: Вранча // Долгосрочный прогноз землетрясений: методические рекомендации / под ред. акад. М.А. Садовского. М.: ИФЗ АН СССР, 1986. С. 102.

35. Кособоков В.Г. Прогноз землетрясений: основы, реализация, перспективы. // Прогноз землетрясений и геодинамические процессы. М.: ГЕОС, 2005. - Часть I. 179 с. — (Вычислительная сейсмология; вып. 36).

36. Кособоков В.Г., Кейлис-Борок В.И., Смит С.У. Локализация среднесрочного прогноза землетрясений // Доклады АН СССР. 1990. - Т. 312, №2. - С. 326-331.

37. Краева Н.В. Исследование сейсмичности на юге Сахалина в 1992-1996 гг. по данным «IRIS-2» // Очаги сильных землетрясений Дальнего Востока.- Южно Сахалинск, 1997.- С. 149 - 162.- (Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией; т. V).

38. Кропоткин П.Н. Возможная роль космических факторов в геотектонике // Геотектоника. 1970.- №2,- С. 30-46.

39. Кузин И.П., Лобковский Л.И., Соловьева О.Н. Об особенностях сейсмичности центральной части Курильской гряды // Физика Земли. 2001. - № 6. - С. 29-40.

40. Кучай В.К., Полунин Г.В. Предельная интенсивность землетрясений Сахалина по палеосейсмологическим данным // Тихоокеанская геология. 1986. - № 3. - С. 112-115.

41. Ламакин В.В. Периодичность байкальских землетрясений // Доклады АН СССР. 1966. - Т. 170, №2. - С. 410-413.

42. Левин Б.В., Ким Ч.У., Тихонов И.Н. Горнозаводское землетрясение 17(18) августа 2006 г. на юге Сахалина// Тихоокеанская геология. 2007. - Т. 26, № 2. - С. 102-108.

43. Лятхер В.М. Вариация сейсмического режима Земли под влиянием изменений длины солнечного цикла// Физика Земли. 2000. - № 10. - С. 93-96.

44. Малышев А.И. Динамика саморазвивающихся процессов // Вулканология и сейсмология. 1991.- № 4. - С. 61-72.

45. Малышев А.И. Динамика спонтанных процессов // Тез. докл. международного симпозиума «Геодезия-сейсмология: деформации и прогноз». Ереван, 1989. - С. 111-112.

46. Малышев А.И., Тихонов И.Н. Закономерности динамики форшок-афтершоковых последовательностей землетрясений в районе Южных Курильских островов // Доклады АН СССР. 1991. - Т. 319, № 1. - С. 134-137.

47. Малышев А.И., Тихонов И.Н. Некоторые закономерности сейсмичности региона Японии перед сильными землетрясениями за 1985-1988 гг. // Вулканология и сейсмология.-1996.-№3. С.53-65.

48. Малышев А.И., Тихонов И.Н. Нелинейные закономерности развития сейсмического процесса во времени // Физика Земли. — 2007. № 6. - С. 37-51.

49. Малышев А.И., Тихонов И.Н., Дугарцыренов К.Ц. Методика построения математических моделей развития форшок-афтершоковых последовательностей сильных курильских землетрясений. Препринт. - Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1992. - 35 с.

50. Мардиа К. Статистический анализ угловых наблюдений. М.: Наука, 1978. - 177 с.

51. Мельников O.A. О взаимосвязи геологического строения и сейсмичности Сахалина // Сейсмическое районирование Сахалина.- Владивосток, 1977.- С. 46 — 51.

52. Методика расчета карт ожидаемых землетрясений по комплексу прогностических признаков / А.Д. Завьялов, Л.Б. Славина, В.Ю. Васильев, В.В. Мячкин. М.: ОИФЗ РАН, 1995.-40 с.

53. Методы прогноза землетрясений. Их применение в Японии. М.: Недра, 1984. - 312 с.

54. Мишо Ш. Планета Марс. Физические свойства. М.: Мир, 1970. - 224 с.

55. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. - 382 с.

56. Некрасова А.К., Кособоков В.Г. Временные вариации параметров Общего закона подобия для землетрясений на востоке острова Хонсю (Япония) // Доклады АН. 2005. - Т. 405, №4. -С. 529-532.

57. Новикова О.В., Ротвайн И.М. Опыт заблаговременного прогноза землетрясений с помощью алгоритма КН // Доклады АН. 1996. - Т. 348, № 4. - С. 548-551.

58. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР. М.: Наука, 1977.- 535с.

59. Основы прогноза землетрясений: (Современное состояние, проблематика и перспективы прогноза землетрясений) / отв. ред. М.А. Садовский. Душанбе. М.: Дониш, 1983-1984. 320 с. (Прогноз землетрясений; № 3).

60. Основы физики очага и предвестники землетрясений/ В.И. Мячкин, Б.В. Костров, Г.А. Соболев, О.Г. Шамина// Физика очага землетрясения. М., 1975. - С. 6-29.

61. Проверка алгоритма среднесрочного прогноза землетрясений: схема теста в реальном времени, результаты ретроспекции / В.Г. Кособоков, Дж. X. Хили, Дж. У. Дьюи, A.B. Хохлов, В.И. Кейлис-Борок // Доклады АН. 1992. - Т. 325, № 1. - С. 46-48.

62. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1970.- 164 с.

63. Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1979. - 388 с.

64. Рихтер Ч. Ф. Элементарная сейсмология. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. - 670 с.

65. Родкин М.В. Проблема физики очага землетрясения. Противоречия и модели // Физика Земли. 2001. - № 8. - С. 42-52.

66. Рождественский B.C. Геодинамическая эволюция Хоккайдо-Сахалинской складчатой системы // Тихоокеанская геология. 1993. - № 2. - С. 76-88.

67. Рождественский B.C. О сдвиговых смещениях вдоль зоны Тымь-Поронайского разлома на о. Сахалин // Доклады АН СССР. 1976 - Т. 230, № 3. - С. 678-780.

68. Рождественский B.C. Роль сдвигов в формировании структуры о. Сахалин // Геотектоника. 1982. - № 4. - С. 99-111.

69. Рождественский B.C., Сапрыгин С.М. Структурные взаимоотношения неогеновых и четвертичных образований, активные разломы и сейсмичность на Южном Сахалине // Тихоокеанская геология. — 1999. Т. 18, № 6. - С. 59-70.

70. Рои основных толчков в Южной Калифорнии / К. Джонсон, В.И. Кейлис-Борок, Р. Ламоре, Б. Минстер // Математическое моделирование и интерпретация геофизических данных. М., 1984. - С. 3-10. - ( Вычислительная сейсмология; вып. 16).

71. Ромашкова Л.Л., Кособоков В.Г. Пространственно стабилизированная схема применения алгоритма М8: Италия и Калифорния // Проблемы теоретической сейсмологии и сейсмичности. М., 2002. - С. 162-185. - ( Вычислительная сейсмология; вып. 33).

72. Ромашкова Л.Л., Кособоков В.Г. Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно стабильных кластеров тревог // Доклады АН. 2004. - Т. 398, №1. - С. 106108.

73. Рыкунов Л.Н., Смирнов В.В. Вариации сейсмичности под действием лунно-солнечных приливных деформаций // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1985. - № 1. - С. 97-103.

74. Сапрыгин С.М. О сейсмическом районировании Сахалина // Тихоокеанская геология. 2008. - Т. 27, № 2. - С. 72-79.

75. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. - 191 с.

76. Симуширские землетрясения и цунами 15 ноября 2006 года и 13 января 2007 года / И.Н. Тихонов, Н.Ф. Василенко, Д.Е. Золотухин, Т.Н. Ивельская, A.A. Поплавский, A.C. Прытков, А.И. Спирин // Тихоокеанская геология. 2008. - Т. 27, № 1. - С. 3-17.

77. Симуширское землетрясение 9 января 1989 г. / Л.Н. Поплавская, А.О. Бобков, А.Н. Бойчук, H.A. Миталева, Л.С. Оскорбин, М.И. Рудик, М.И. Стрельцов, И.Н. Тихонов, А.И. Малышев. Препринт ИМГиГ. - Южно-Сахалинск, 1991. - 54 с.

78. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1969. - 511 с.

79. Соболев Г. А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. - 314 с.

80. Соболев Г.А., Завьялов А.Д. О концентрационном критерии сейсмогенных разрывов // Доклады АН СССР. 1980. - Т. 252, №1. - С. 69-71.

81. Соболев Г.А., Пономарев A.B. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. - 230 с.

82. Соболев Г.А., Тюпкин Ю.С. Аномалии в режиме слабой сейсмичности перед сильными землетрясениями Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1996,- № 4. - С. 6474.

83. Соловьев C.JL, Соловьева О.Н. Скорость колебания земной поверхности в объемных волнах неглубокофокусных курило-камчатских землетрясений на расстояниях до 17° // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1967а. - № 1. - С. 37-60.

84. Соловьев C.JL, Соловьева О.Н. Соотношения между энергетическим классом и магнитудой // Изв. АН СССР. Физика Земли. 19676. - № 2. - С. 13-23.

85. Соловьева О.Н. Определение магнитуды глубокофокусных землетрясений // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1978. - № 1. - С. 25-35.

86. Способ среднесрочного прогноза землетрясений / Г.А. Соболев, Ю.С. Тюпкин, В.Б. Смирнов, АД. Завьялов // Доклады АН. 1996. - Т. 347, №3. - С. 405-415.

87. Стрельцов М. И., Кожурин А. И. Активные разломы и катастрофические землетрясения Сахалина (Апреловский активный разлом, результаты тренчинга). Южно-Сахалинск: Институт морской геологии и геофизики Сахалинского научного центра ДВО РАН, 2002.-4 с.

88. Стрельцов М.И., Рождественский B.C. Активные разломы Курило-Охотского региона, Сахалина, Приморья и Приамурья // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. М., 1995. С. 387-407.

89. Сытинский А.Д. Современные тектонические движения как одно из проявлений солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 1963. - Т. 3, № 1. - С. 148-156.

90. Тараканов Р.З. Размеры очаговых зон сильных землетрясений Курило-Камчатского региона и Японии и проблема максимальных возможных магнитуд // Вулканология и сейсмология.- 1995.-№ 1.- С. 76-89.

91. Тараканов Р.З. Сейсмичность, глубинное строение и сейсмическая опасность Курило-Охотского региона // Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Южно-Сахалинск, 2006. - 76 с.

92. Тектоносфера Тихоокеанской окраины Азии / В.В. Гордиенко, A.A. Андреев, С.А. Биккенина и др. — Владивосток, 1992. 238 с.

93. Тихонов И.Н. Динамика сейсмического режима юга Сахалина // Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона. Южно-Сахалинск, 1997.- С. 5-20.-(Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией; Т. VI).

94. Тихонов И.Н. Закон повторяемости интервалов времени между последовательными землетрясениями // Динамика очаговых зон и прогнозирование сильных землетрясений Северо-Запада Тихого океана. Южно-Сахалинск, 2001а. - Т.2. - С. 67-79.

95. Тихонов И.Н. Закон повторяемости отрезков времени между последовательными землетрясениями // Доклады АН. 2002. - Т 387, № 2. - С. 250-252.

96. Тихонов И. Н. Закономерности пространственно-временных вариаций повторяемости землетрясений Японии за 1985-1988 гг. Препринт. - Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1993.-37 с.

97. Тихонов И.Н. Методика выявления периодичностей сильных землетрясений и прогноза интервалов времени с повышенной вероятностью их возникновения / отв. ред. Ким Чун Ун,- Препринт,- Южно Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2004а,- 33 с.

98. Тихонов И.Н. Методика среднесрочного прогноза времени возникновения сильнейших (М> 7,5) землетрясений (на примере района Южных Курильских островов). -Препринт. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1999. - 34 с.

99. Тихонов И.Н. Методы и результаты анализа каталогов землетрясений для целей средне- и краткосрочного прогнозов сильных сейсмических событий. Владивосток, Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2006. - 214 с.

100. Тихонов И.Н. О возможной связи возникновения сильных землетрясений с периодичностями сближения Земли с планетами Солнечной системы // Проблемы сейсмичности Дальнего Востока и Восточной Сибири. Южно-Сахалинск, 2003а. - Т.2. - С. 5-22.

101. Тихонов И.Н. Обнаружение и картирование сейсмических затиший перед сильными землетрясениями Японии // Вулканология и сейсмология, 2005,- № 5.- С. 1-17.

102. Тихонов И.Н. Сильные землетрясения в Сахалинской области: исследования и прогнозы // Вестник ДВО РАН, № 1, 2006. С. 67-80.

103. Тихонов И.Н., Ким Ч.У. Успешный прогноз Невельского землетрясения 2 августа 2007 года (МШ = 6.2) на юге о-ва Сахалин // Доклады АН. 2008. - Т. 420, № 4. - С. 532-536.

104. Уиппл Ф. Земля, Луна и планеты. М.: Наука, 1967. - 251 с.

105. Федоров В.М. Гравитационные факторы и астрономическая хронология геосферных процессов. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 368 с.

106. Федотов С.А. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской зоны. -М.: Наука, 2005. 303 с.

107. Федотов С.А. О закономерностях распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и северо-восточной Японии // Труды ИФЗ АН СССР. 1965. - № 36. -С. 66-93.

108. Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. - С. 121-150.

109. Федотов С.А., Соболев Г.А. Долгосрочный и пробный краткосрочный прогноз камчатских землетрясений // Поиски предвестников землетрясений. Ташкент, 1976. - С. 49-61.

110. Харахинов В.В., Гальцев-Безюк С.Д., Терещенков A.A. Разломы Сахалина // Тихоокеанская геология.- 1984,- № 2.- С. 77-86.

111. Центрально-Курильская «брешь»: строение и сейсмический потенциал / Н.П. Лаверов, С.С. Лаппо, Л.И. Лобковский, Б.В. Баранов, Р.Г. Кулинич, Б.Я. Карп // Доклады АН. 2006. Т. 408, №6. -С. 818-821.

112. Чистяков В.Ф. Циклическая деятельность Солнца. — Владивосток: Дальневосточное кн. изд-во, 1973. 124 с.

113. Шебалин Н.В. Балльность, магнитуда и глубина очага землетрясений // Землетрясения в СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 126-138.

114. Шебалин П.Н. Цепочки эпицентров как индикатор возрастания радиуса корреляции сейсмичности перед сильными землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2005. -№1. - С. 3-15.

115. Шевченко Г.В., Седаева О.С. Поднимаются или опускаются Курильские острова? // Вторая Всероссийская научн. конфер. «Физические проблемы экологии (Физическая экология)», 18-21 января 1999 г.: тез. докл. -М., 1999. С. 65-66.

116. Широков В.А. Влияние девятнадцатилетнего прилива на возникновение больших камчатских извержений и их долгосрочный прогноз // Геологические и географические данные о БТТИ, 1975-1976 гг. М., 1978. - С. 164-170.

117. Широков В.А. Влияние космических факторов на геодинамическую обстановку и ее долгосрочный прогноз для северо-западного участка Тихоокеанской тектонической зоны // Вулканизм и геодинамика. М.: Наука, 1977. - С. 103-115.

118. Шрейдер С.Ю. Определение сейсмических затиший в терминах временных интервалов между событиями // Компьютерный анализ геофизических полей. М., 1990. - С. 37-57. - (Вычислительная сейсмология; вып. 23).

119. Шурыгин A.M., Одинец М.Г. Долгосрочный статистический прогноз пространственно-временной плотности сильных землетрясений для Курильских островов // Вулканология и сейсмология. — 1984. №6. - С. 92-102.

120. Шурыгин A.M. Статистический метод долгосрочного прогноза магнитуды сильных землетрясений в пространстве-времени // Вулканология и сейсмология. — 1986. № 4. - С. 100-102.

121. Якушко Г.Г., Никонов А.А., Юркевич Н.Е. Современные вертикальные движения Курильских островов // Доклады АН СССР. 1982. - Т. 265, № 2. - С. 444-449.

122. Bufe С. G., Varnes D. J. Time-to-Failure Analysis of Seismicity Preceding the 1989 Loma Prieta Earthquake // U.S. Geological Survey Open-File Report 90-666. 1990. - 18 p.

123. Geller R.J. Earthquake prediction: A critical review // Geophys. J. Inter.1997. Vol. 131. P. 425-450.

124. Geller R.J., Jackson D. D., Kagan Y. Y., Mulargia F. Earthquakes cannot be predicted // Science, 1997. Vol. 275. P. 1616-1619.

125. Global Hypocenters Data Base, 2004. CD-ROM NEIC/USGS, Denver. CO. 1989 and its updates through January 2004.

126. Gutenberg В., Richter Ch. F. Magnitude and energy of earthquakes // An. Geophys. 1956. -Vol. 9, No. l.-P. 1-15.

127. Habermann R. E. Consistency of teleseismic reporting since 1963 // Bulletin of Seismological Society of America. 1982. - Vol. 72. - P. 93-112.

128. Habermann R. E. Precursory seismicity patterns: stalking the mature seismic gap. // Earthquake Prediction, Maurice Ewing Series 4, D. W. Simpson and P. G. Richards (Editors); American Geophysical Union. Washington, D.C., 1981. - 2942.

129. Habermann R. E. Teleseismic detection in the Aleutian Islands arc // J. Geophys. Res. -1983. Vol. 88. - P. 5056-5064.

130. Hamilton R.M. Earthquake prediction and public reactions // EOS (Trans. Am. Geophys. Union). -1974. Vol. 55, P. 739-742.

131. Japan University Network Earthquake Catalog (1985.7.1 1992.12.31) // Earthquake Prediction Data Center, Earthquake Research Institute, University of Tokio.

132. Kawasaki I. Silent earthquakes occurring in a stable-unstable transition zone and implications for earthquake prediction // Earth and Planets Space. 2004. - Vol. 56. - P. 813-821.

133. Keilis-Borok V.I., Rotwain I.M. Diagnosis of time increased probability of strong earthquakes in different regions of the world: algorithm CN // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1990. - Vol. 61, Nos. 1-2. - P. 57-72.

134. Keilis-Borok V.I., Malinovskaya L.N. One regularity in the occurrence of strong earthquakes // J. Geophys. Res. 1964. - Vol. 69. - P. 3019-3024.

135. Keilis-Borok V.I., Kossobokov V.G. Premonitory activation of earthquake flow: algorithm M8 // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1990. - Vol. 61, Nos. 1-2. - P.73-83.

136. Keilis-Borok V.I., Kossobokov V. G. Times of increased probability of strong earthquakes (M > 7.5) diagnosed by algorithm M8 in Japan and adjacent territories // J. Geophys. Res. 1990. -Vol. 95, No. B8. - P 12413-12422.

137. Kilston S., Knopoff L. Lunar-solar periodicities of large earthquakes in southern California // Nature. 1983. - Vol. 304, No 7.

138. Kossobokov V.G. and Carlson J.M. Active zone size versus activity: A study of different seismisity patterns in the context of the prediction algorithm M8 // J. Geophys. Res. 1995. - Vol. 100, No. B4.-P. 6431-6441.

139. Kossobokov V.G., Keilis-Borok V.I., Smith S.W. Localization of intermediate-term earthquake prediction // J. Geophys. Res. 1990. - Vol. 95, No. B12. - 19763-19772.

140. Kossobokov V.G., Maeda K., Uyeda S. Precursory activation of seismicity in advance of the Kobe, 1995 earthquake // Pure and Applied Geophysics. 1999. - Vol. 155. - P. 409-423.

141. Malyshev A.I., Tikhonov I.N. Foreshock- aftershock sequences of destructive eartquakes in southern Kuril Arc area // JUGG XXII General Assembly : Abstracts. Wiik B, Monday 26 July to Friday 30 July.- Birmingham, 1999.- P. A. 154.

142. Mizone M., Nakamura M., Ishiketa Y., Seto N. Earthquake prediction from microearthquake observation in the vicinity of Wakayama city, Northeastern part of the Kii Peninsula, Central Japan // J. Phys. Earth. 1978. - Vol. 26, N 4. - P. 397-416.

143. Mogi K. Seismicity before and after large shallow earthquakes around the Japanese islands // Tectonophysics. 1990. - Vol. 175, No 1/3. - P. 1-33.

144. Omori F. On the aftershocks of earthquake // J. Col. Sci. Imp. Univ. Tokyo. 1894. - 7. - P. 111-200.

145. Perrey A.C. Memoire sur les rapports qui peuvent exister enterla frequence des tremblements de Terreet l'age de la Lune // Compt. Rend. Acad. Sci. 1853. - Vol. 36, No. 12.

146. Precursory changes of seismicity before the October 4, 1994 Southern Kuril Islands earthquake / V.G. Kossobokov, J.H. Healy, J.W. Dewey, I.N. Tikhonov // EOS Transactions. -1994. 75, No. 44. -1994 AGU Fall Meeting Addendum, S51F-11.

147. Reverse tracing of short-term earthquake precursors / V. Keilis-Borok, P. Shebalin, A.

148. Gabrielov, D. Turcotte. // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2004. - Vol. 145, Nos. 1-4. - P.75-85.

149. Quick Epicenter Determination (QED) // The NEIC/USGS Branch of Global Seismology and Geomagnetism On-line Information System, 1992.

150. Seno T., Eguchi T. Seismotectonics of the Pacific regjon // Geodynamics of the Western Pacific-Indonesian region / Eds. Thomas W. C. Hilde, Seiya Uyeda. Geodynamics Ser. 1983. - Vol. 11.-P. 5—40.

151. Simpson J.F. Solar activity as a triggering mechanism for earthquakes // Earth and Planet. Sci. Let. 1968. - Vol. 3, No. 5. - P. 417-425.

152. Stephens M.A. Use of the Kolmogorov-Smirnov, Cramer-von Misese and related statistics without extensive tables // Journ. Royal Statist. Soc. 1970. - Vol. 32.

153. Swinbanks D. Trying to shake Japan's faith in forecasts // Nature. 9 April, 1992. - Vol.356.

154. Tanaka K. Formation pattern of seismic gaps before and after large earthquakes // Zisin. J. Seismol. Soc. Japan. - 1980. - Vol. 33, No. 3. - P. 369-377.

155. Tikhonov I.N. Some patterns in seismic region dynamics of the Southern Sakhalin region // Bulletin Seismological Association of the Far East. -1997. Vol. 3, No. 3.- P. 192-211.

156. Tikhonov I.N. Seismic quiescence before the strong earthquakes of Japan // XXIII General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (June 30 July 11, 2003), Sapporo, Japan: Abstracts Week A. -Sapporo, 2003. - P A.479-A.480.

157. Tikhonov I., Malyshev A. A possibility of short- term prediction of origin time for disastrous earthquake in southern Kuril Arc // JUGG XXII General Assembly : Abstracts. Wiik B, Monday 26 July to Friday 30 July.- Birmingham, 1999.- P. A. 150.

158. Usami T. Study of Historical Earthquakes in Japan // Bulletin of the Earthquake Research Institute University of Tokyo. 1979. - Vol. 54, parts 3-4. - P. 399-439 (in English).

159. Varnes D. J. Predicting earthquakes by analyzing accelerating precursory seismic activity // Pageoph. 1989. - Vol. 4. - P. 661-686.

160. Varnes D. J. Time-deformation relations in creep to failure of earth materials // Proc. 7th Southeast Asian Geotechnical Conf. 1983. - Vol. 2. - P. 107-130.

161. Voight B. A method for prediction of volcanic eruption // Nature. 1988. - Vol. 332. - P. 125-130.

162. Voight B. A relation to describe rate-dependent material failure // Science. 1989. - Vol. 243.-P. 200-203.

163. Watanabe H. Determination of earthquake magnitude at regional distance in and near Japan // J. Seismol. Soc. Japan. -1971. Vol. 11, No. 24. - P. 189—200.

164. Wiemer S., Wyss M. Seismic quiescence before the Landers (M=7.5) and Big Bear (M=6.5) 1992 earthquakes // Bulletin of Seismological Society of America. 1994. - Vol. 84, No. 3. - P. 900-916.

165. Wyss M. Cannot earthquakes be predicted? // Science, 1997. Vol. 278. P. 487-488. Wyss M., Habermann R. E. Precursory quiescence // Pageoph. 126. - 1988. - P. 319-332.