Unimodal part of the magnitude-frequency distribution of earthquakes according to the USGS catalog
本文利用美国地质调查局国家地震信息中心(NEIC USGS)的全球地震目录,分析了地震的震级-频度分布。我们选择了单峰分布的一部分,并提出了一个经验公式,近似这一部分在一个广泛的幅度。该公式可用于研究地震学问题,其中预期效应在相对较弱的地震中表现出来。该论文将被发送到杂志地球动力学和构造物理学(ISSN 2078- 502 X)。关键词:行星地震活动,古登堡-里克特定律,单峰分布,统计和,熵,球状振荡
2019-11-29 physics.geo-ph
Importance of small earthquakes for stress transfers and earthquake triggering
我们估计的相对重要性,小,大地震的静态应力变化和地震触发,假设地震是由静态应力变化和地震位于分形网络的维数D。该模型预测,m级地震触发的事件数和该地震在其它地震地点引起的应力变化均随m的增大而增大,其值为10^(Dm/2)。空间聚集性越强,小地震对未来地震发生地点的应力变化以及地震触发的影响就越大。如果地震震级遵循古登堡-里克特定律,b>D/2,小地震集体主导应力传递和地震触发,因为它们的更高频率克服了它们较小的个体触发潜力。使用南加州目录,我们观察到由m级地震触发的地震活动率随m增加10^(α m),其中α =1.00+-0.05。我们还发现,触发地震的震级分布与触发地震的震级m无关。当α =b时,小地震对地震触发的重要性大致与大地震一样。我们使用两个重新定位的目录南加州的震源D=2的分形关联维数进行评估,并消除短期聚类的影响。因此,D= 2 α,这是通过假设地震触发是由于静应力而预测的。值D=2意味着小地震与大地震对于地震之间的应力转移同样重要。
2004-11-09 physics.geo-ph
Earthquake magnitudes depend on seismic history, as revealed by a neural network analysis
Tel-Aviv University(特拉维夫大学);Google Research, Google(谷歌研究,谷歌);The Hebrew University of Jerusalem(耶路撒冷希伯来大学)
本文通过神经网络分析证明地震 magnitude 可由历史地震数据预测,提出 MAGNET 模型在加州、日本和新西兰数据中实现 0.07 bit 的信息增益。
2026-04-28 physics.geo-ph
Tohoku earthquake: a surprise?
我们考虑与2011年东北大地震有关的三个问题:(1)为什么事件规模被严重低估?(2)我们应该如何评估在俯冲带发生大地震的可能性?东北近海9级地震的重复时间是多少?“最大地震规模”通常是从现有的地震历史中推测出来的,这种方法以其显著的向下偏差而闻名。有两种定量的方法来估计任何地区的最大震级:对现有地震记录的统计分析和矩守恒原理。然而,对于个别区域,统计方法通常无法估计最大震级;只能估计下限。矩守恒技术将构造变形速率与地震预测的速率相匹配。对于俯冲带,地震或历史记录不足以限制最大或角点震级。然而,矩守恒原理给出了一致的估计:对于所有的俯冲带,最大震级在9.0 - 9.7量级。此外,矩守恒表明,在俯冲带之间估计的最大震级的变化在统计上并不显著。另一种矩守恒方法也表明,需要9级事件来解释观测到的位移速率。根据对地震活动性的统计分析以及矩守恒理论,全球俯冲带发生9级地震的概率约为每世纪5次--实际上发生了5次。
2012-07-21 physics.geo-ph
A New Model for the Distribution of Observable Earthquake Magnitudes and Applications to $b$-value Estimation
Gutenberg-Richter(GR)定律中的$b$值包含了评估地震危险性和预测大地震发生所必需的信息。对$b$的估计通常基于其震级超过某个阈值(所谓的完整性震级)的震波迹象。这种估计对阈值的选择很敏感,而且往往忽略了相当一部分现有数据。我们提出了一个可观测地震震级分布的一般模型,并考虑到所有测量的估计过程。该模型是通过推广以前的传感器网络的局限性的概率描述,并通过使用广义的GR法。我们表明,我们的模型是灵活的,足以处理地震环境中的时空变化,并捕捉传感器网络覆盖的有价值的信息。我们还表明,该模型导致显着改善的$b$值估计相比,已建立的方法依赖于完整性的大小。
2018-03-15 physics.geo-ph
Real-time Earthquake Monitoring using Deep Learning: a case study on Turkey Earthquake Aftershock Sequence
本研究提出基于动态卷积神经网络的DynaPicker,用于实时地震监测中的震相拾取,并整合深度学习模型估算震级,在土耳其地震余震序列上验证了高可靠性。
2023-06-21 physics.geo-ph
A positive answer on the existence of correlations between positive earthquake magnitude differences
针对地震震级相关性受目录不完整性阻碍的问题,采用新策略证明了后续正震级差间存在相关性,结果与 Gutenberg-Richter 定律中随时间变化的 b 值一致,显著增强了现有地震预测模型。
2024-04-24 physics.geo-ph
Fast and robust earthquake source spectra and moment magnitudes from envelope inversion
在本研究中,我们介绍了一种快速和强大的方法来计算小地震的震源位移谱的地方到区域尺度。这项工作是基于公开的Qopen方法的全包络反演,这是进一步调整为给定的目的。重要的源参数-地震矩,矩震级,拐角频率和高频衰减-确定从源谱拟合一个简单的震源模型。该方法通过包括2018年西波西米亚震群的数据集进行了演示。我们报告矩震级,角频率,矩张量与Grod包从短周期体波反演的所有地震的局部震级大于1.8。由包络反演计算的矩量与由概率矩张量反演得到的矩量有很好的一致性。此外,从包络反演源位移谱显示出良好的协议,通过多个锥度分析的体波的直接发病,但不受第二大散射的频谱。根据$M_0 \propto f_{\mathrm{c}}^{-4.7}$的包络反演尺度和拐角频率获得的地震矩。本数据集的地震导致较小震级的较小应力降。未观察到地震破裂的自相似性。此外,我们报告频率依赖性网站放大在使用的站点。
2021-11-24 physics.geo-ph
Constraints on the Size of the Smallest Triggering Earthquake from the ETAS Model, Baath's Law, and Observed Aftershock Sequences
地震触发的物理学和简单的自相似性假设都要求存在一个最小震级m0,低于这个震级的地震不会触发其他地震。注意到地震目录完整性的震级md没有理由与最小触发地震的震级m0相同,我们使用观测到的余震序列的定量拟合和极大似然反演以及巴斯定律,与ETAS模型预测进行比较,从而限制m0的值。我们发现,分支比$n$(触发地震的平均数量,每个地震也等于地震目录中的余震的分数)是控制最小触发震级m0的关键参数。相反,从状态和速度减弱摩擦中得出的m0的物理上限表明,至少有60%到70%的地震是余震。
2004-11-11 physics.geo-ph
Earthquake catalog-based machine learning identification of laboratory fault states and the effects of magnitude of completeness
机器学习回归可以使用断层带声发射的连续记录来预测宏观断层特性,例如剪切应力、摩擦力和故障时间。在这里,我们表明,一个类似的方法是成功的,使用来自连续数据的事件目录。我们的方法适用于任意尺度和完备性的星表。我们研究了如何从实验室地震的事件目录中进行机器学习回归,作为目录完整性大小的函数。我们发现,强大的模型性能需要一个足够低的幅度的完整性,低于这个幅度的完整性模型的性能饱和。
2018-10-26 physics.geo-ph
Calendar Time Local Earthquake Forecasts from Earthquake Nowcasts: A Do-It-Yourself (DIY) Ensemble Method
University of California, Davis(加州大学戴维斯分校);Santa Fe Institute(圣塔菲研究所);Jet Propulsion Laboratory(喷气推进实验室);Purdue University(普渡大学);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校);University of Virginia(弗吉尼亚大学);Shizuoka University(静冈大学)
本文提出一种利用小震计数和格鲁伯-里希特关系预测本地大震的方法,通过ROC测试验证其有效性,适用于不同时间尺度的地震预测。
2026-04-22 physics.geo-ph
The sinusoidal periodicity nature for M>=5 global earthquakes
利用1950年1月至2015年12月的全球5级以上地震数据,对震级、时间和深度等参数进行了年度尺度的统计分析。震级谱是在不同震级下地震次数的累积,具有指数分布。我们首次报道了谱指数的正弦周期变化的一个非常显著的特征。正弦函数拟合的周期为30.98年。引入了各年总释放能量的年等效总震级(AETM)的概念,研究了AETM的逐年变化趋势。总体而言,全球5级以上地震的AETM随年代的推移呈现出一定的上升趋势。同时,分析了全球5级以上地震平均震中深度的年际变化。
2016-07-19 physics.geo-ph
Comment on Pisarenko et al. "Characterization of the Tail of the Distribution of Earthquake Magnitudes by Combining the GEV and GPD Descriptions of Extreme Value Theory"
在这篇短文中,我评论了Pisarenko等人(2014)关于地震震级极值理论和统计的研究。更清楚地给出了作为随机变量块极大值的渐近模型的广义极值分布(GEVD)和作为同一随机变量的峰过阈值(POT)模型的广义Pareto分布(GPD)之间的联系。Pisarenko等人(2014)不恰当地忽略了GEVD和GPD的近似在大多数情况下仅渐近工作。这尤其适用于截断指数分布(TED),这是一种流行的地震震级分布模型。我解释了为什么极值理论和统计学的经典模型和方法不能很好地适用于截尾指数分布。因此,对于上界震级和相应参数的估计,应采用经典方法。此外,对Pisarenko等人(2014)的统计推断的不同问题进行了评论,并提出了替代方案。论证了为什么GPD和GEVD在时间上适用于不同类型的随机地震过程,而不仅仅适用于Pisarenko等人(2014)假设的齐次(平稳)泊松过程。地震震级的关键点是其尾部分布与GPD的收敛性差,而不是地震过程的时间。
2015-01-29 physics.geo-ph
Earthquake magnitude distribution and aftershocks: a statistical geometry explanation
本文基于应力场自仿射行为与统计力学,解释了地震能量幂律分布(Gutenberg-Richter定律)及余震机制(Omori定律)。
2023-02-09 physics.geo-ph
Common dependence on earthquake magnitudes for the trapped particles bursts approaching the earthquake
在过去几十年的几次空间实验中,人们一直观测到在地震前几个小时,特别是在强震前几个小时,经常会发生俘获粒子爆发。然而,粒子爆发事件的地震起源的有效性仍然没有解决。本文首次报道了以不同震级地震为中心的不同时间窗内粒子爆发的频率分布和时间演化。结果表明,粒子爆发频率与地震震级的系统相关性以及不同震级下粒子平均爆发数的特征时间衰减行为基本相同。这些发现将加强粒子爆发地震起源的有效性,并进一步认识粒子爆发作为地震前兆的可能性。
2012-11-17 physics.geo-ph physics.space-ph
Real-Time Reconstruction of Ground Motion During Small Magnitude Earthquakes: A Pilot Study
本研究提出一种基于Gappy AE算法的小震级地震地面运动实时重建方法,无需高成本震源模拟,数值实验与真实数据验证了其准确性与实用性,为未来处理更复杂地震事件奠定基础。
2025-04-30 physics.geo-ph
Was the magnitude (M = 9.0R) of the mega-earthquake of Japan (11th of March, 2011) predictable? An analysis based on the Lithospheric Seismic Energy Flow Model (LSEFM)
日本东北地震局(2011年3月11日,M = 9.0)伪造了由编制的危险图、历史数据研究或其他概率方法确定的同一孕震区域的拟议地震局震级范围(M = 7.0 - 8.5),而所有俯冲带的拟议震级更大(M > 9.0)。本工作从研究区累积地震能量释放的角度并通过使用岩石圈地震能量流模型(LSEFM)来研究东北地区拟议EQ震级范围与实际EQ震级范围之间观察到的差异。结果表明,东北特大地震震级可以相当准确地预测提供了一个很长的过去的地震历史已被用于LSEFM程序。此外,从地震目录中缺失的历史1855年EQ(7.0 < M < 8.0)的存在,通过LSEFM方法进行了向后预测,并通过Ishibashi(2004)关于日本历史地震活动性的工作进行了验证。东北EQ的重现时间估计至少为100年。建议通过定期及时编制相应的地震潜势图,经常监测日本地区的地震潜势。关键词:东北地震,地震震级,岩石圈,累积地震能量,特大地震,地震势图。
2012-04-07 physics.geo-ph
Sunda-arc seismicity: continuing increase of high-magnitude earthquakes since 2004
M ≥ 6.5级地震的空间和时间数据可以提供有关地震历史和某个地区发生大地震的可能性的重要信息。我们分析了国际地震中心报告的从1964年到2020年的过去56年中在Sunda-arc地区发生的大约313,500起事件。我们报告了一个持续增加的年度数的事件与mb大于或等于6.5。我们针对零假设测试了这种增加,并排除了随机分组导致增加的可能性。自回归综合移动平均线给出的趋势表明,在未来十年,该区域此类大规模事件将继续增加。与此同时,计算出的古腾堡里氏b值显示出异常,可能与2004年苏门答腊大地震的发生有关,也可能与该地区东部的高构造应力状态有关。
2022-09-09 physics.geo-ph
On the influence of time and space correlations on the next earthquake magnitude
在关于地震预测可行性的争论中,一个关键点是地震震级对过去地震活动的依赖性。事实上,虽然在时间和空间上的聚类被广泛接受,但更值得怀疑的是震级相关性的存在。标准方法通常假设量值是独立的,因此原则上不可预测。在这里,我们显示了集群的存在:地震发生的概率较高,在时间,空间和震级接近以前的事件。更准确地说,下一次地震的震级往往与前一次地震相似,但比前一次地震小。震级、时间和空间距离之间的动态标度关系再现了在实验地震目录中观察到的震级、空间和时间相关性的复杂模式。
2007-09-12 physics.geo-ph physics.ins-det
Forecasting strong aftershocks in earthquake clusters from northeastern Italy and western Slovenia
在这项研究中,我们提出了一个分析的地震集群发生在意大利东北部和斯洛文尼亚西部从1977年到今天。如果主震在人群中产生警报,我们有兴趣预测是否会发生类似震级的地震。我们把与Mm级主震有关的震群分为两类:如果最强余震的震级>=Mm-1(震群或大余震地震层序)为A类,否则(较小余震地震层序)为B类。主震后的大余震可能对已经受损的建筑物和基础设施造成重大破坏,因此及时向民防部门提供咨询信息对于有效决策非常重要。这是我们第一次将我们为整个意大利开发的聚类类型预测模式识别算法应用于新目录(Gentili和Di Giovambattista,2017)。由于当地OGS目录的完整性较低,与国家相比,并采用新版本的算法,我们能够将集群主震震级的阈值从4.5降低到3.7。该方法已通过严格的统计检验进行了验证。我们在1976年的高破坏性地震群(主震震级6.5 -该地区过去80年来最强)上测试了该算法,并回顾性地将其预测为A群。2019年,在其他三个较小的地震群上也取得了成功的结果。
2020-04-27 physics.geo-ph
Earthquake Occurrences in the Pacific Ring of Fire Exhibit a Collective Stochastic Memory for Magnitudes, Depths, and Relative Distances of Events
本研究将太平洋火环带多国地震目录中的震级、距离和深度波动建模为长期记忆随机过程,发现其受单一记忆函数控制,参数μ反映共性记忆,\{eta}揭示区域地震动力学差异,为研究地震数据集提供了新视角。
2023-04-01 physics.geo-ph
From Local Earthquake Nowcasting to Natural Time Forecasting: A Simple Do-It-Yourself (DIY) Method
本文提出一种基于古登堡-里克特关系和ROC曲线的自然时间地震预报方法,无需概率模型,通过计算阳性预测值来估计大地震概率,并在洛杉矶地区北岭地震后进行了验证。
2025-10-16 physics.geo-ph
Earthquake Location and Magnitude Estimation with Graph Neural Networks
我们通过监督学习方法解决了地震位置和震级估计的传统问题,在这种方法中,我们训练一个图形神经网络来直接从输入拾取数据中预测估计值,每个输入都允许一个具有可变数量的台站和位置的不同地震网络。我们训练的模型使用合成模拟假设的旅行时间和振幅距离衰减模型。该体系结构使用一个图来表示站集,另一个图来表示模型空间。输入包括数据的理论预测,给定的模型参数,以及定义的图形的邻接矩阵链接空间局部元素。正如我们所展示的,这种组合表示上的图卷积在推理、数据融合和离群值抑制方面非常有效。我们将我们的结果与传统方法进行比较,并观察到良好的性能。
2022-03-10 physics.geo-ph
Exploring a CNN Model for Earthquake Magnitude Estimation using HR-GNSS data
本文提出一种基于 CNN 的深度学习模型,利用 HR-GNSS 位移时间序列估计地震震级,并通过多区域合成与真实数据验证其性能及数据配置影响。
2023-04-19 physics.geo-ph
Relationships of Earthquake Moment Magnitude with Body and Surface Waves Using MCMC Approach
针对体波和面波震级饱和问题,利用HRVD全球地震数据,采用MCMC方法估计矩震级误差并分析不同震级下体波、面波与矩震级的线性关系,为提升地震监测能力提供依据。
2024-10-13 physics.geo-ph
Time-magnitude correlations and time variation of the Gutenberg-Richter parameter in foreshock sequences
本文利用最近导出的震源几何增长模型、相关地震的震级分布和时间-震级关系,计算了与主震相关的前震序列的Gutenberg-Richter(GR)震级分布参数的时间依赖性。结果表明,在前震序列中,从背景值到主震,该参数随时间减小。如果存在相关性,则这种时间相关性和时间-震级相关性提供了监测前震地震活动性的工具。我们讨论了这种分析的发生时刻和主震的震级的相关性。讨论适用于几个Vrancea主震和拉奎拉地震的间接地震活动性。这种分析的局限性进行了讨论。
2023-03-03 physics.geo-ph
Magnitude Of Earthquakes Controls The Size Distribution Of Their Triggered Events
最成功的统计预测模型之一ETAS模型背后的驱动概念是,地震活动性是由自发发生的背景地震驱动的,这些地震级联成大量的触发地震。在ETAS模型的几乎所有概括中,假设背景地震和触发地震的震级遵循具有相同指数(\b{eta} -值)的古腾堡-里克特定律。此外,触发地震的震级总是被假定为与触发地震的震级无关。应用EM算法对加利福尼亚地震目录进行分析,我们发现地震震级的分布呈现出三种不同的\b{eta} -值:背景事件为\b{eta}_b,触发事件低于和高于触发地震震级分别为\b{eta}_a -δ和\b{eta}_a +δ;最后两个值表示触发事件的震级与触发地震的震级之间的相关性,这是迄今为止ETAS模型的所有拟议操作概括中所缺乏的一个特征。ETAS模型结合了这种扭曲的震级分布,提供了迄今为止最好的地震目录描述,因此可能具有最好的预测潜力。我们推测,扭结的震级分布可能是由于系统倾向于恢复区域位移梯度张量的对称性,已被打破的启动事件。一般新兴的概念可能是,虽然背景事件发生主要是为了适应对称应力张量在系统的边界,触发地震是准戈德斯通波动的自组织临界变形状态。
2019-01-12 physics.data-an physics.geo-ph
Deep Learning-based Small Magnitude Earthquake Detection and Seismic Phase Classification
可靠的地震检测和震相分类通常是具有挑战性的,特别是在低震级事件或低信噪比的情况下。随着地震仪的改进和全球覆盖范围的扩大,记录的地震资料数量急剧增加。这使得基于传统方法的地震资料的处理相当令人生畏,因此激发了对更鲁棒和可靠的方法的需求。在这项研究中,我们研究了两种基于深度学习的模型,称为1D ResidualNeuralNetwork(ResNet)和多分支ResNet,用于解决地震信号检测和相位识别问题,特别是后者可以用于以分层格式组织多个类的情况。这些方法在南加州地震台网的数据集上进行了训练和测试。结果表明,即使在震波迹象较小且被噪声掩盖的情况下,所提出的方法也能实现地震信号检测和震相识别的鲁棒性。与先前提出的深度学习方法相比,引入的框架在地震监测方面实现了4%的改进,并在地震阶段分类方面略有增强。
2022-04-06 physics.geo-ph
Predicting the Accuracy of Early-est Earthquake Magnitude Estimates with an LSTM Neural Network: A Preliminary Analysis
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia(意大利国家地球物理与火山学研究所)
本报告对LSTM神经网络进行了初步分析,该网络旨在预测Early-est在地震发生后的第一分钟内计算的震级估计的准确性。
2021-05-26 cs.LG physics.geo-ph
CREIME: A Convolutional Recurrent model for Earthquake Identification and Magnitude Estimation
在地震学中,特别是在地震预警(EEW)等应用中,地震参数(如震级)的检测和快速表征至关重要。传统上,诸如STA/LTA的算法用于事件检测,而从第一P到达数据的1-3秒计算的频域或幅度域参数有时用于提供(体波)幅度的第一估计。由于人类专家广泛参与参数确定,这些方法往往被发现是不够的。此外,这些方法对信噪比敏感,并且根据参数的选择,可能经常导致错误或遗漏的警报。因此,我们提出了一种多任务深度学习模型,即用于地震识别和震级估计的卷积递归模型(CREIME):(i)从背景地震噪声中检测第一个地震信号,(ii)确定第一个P到达时间以及(iii)使用来自单个台站的原始3分量波形数据作为模型输入来估计震级。考虑到速度在EEW中至关重要,我们使用了长达两秒的P波信息,据我们所知,与以前的研究相比,这是一个明显更小的数据窗口(5秒窗口,P波数据)。为了检查CREIME的鲁棒性,我们在两个独立的数据集上对其进行了测试,发现它在事件与噪声鉴别方面的平均准确度达到了98%,并且能够分别以0.13秒和0.65个单位的平均均方根误差估计第一个P到达时间和局部震级。我们还将CREIME架构与其他基线模型的架构进行了比较,通过在相同的数据上训练它们,以及与传统算法(如STA/LTA)进行比较,并表明我们的架构优于这些方法。
2022-04-06 physics.geo-ph
No Significant Effect of Coulomb Stress on the Gutenberg-Richter Law after the Landers Earthquake
库仑应力理论多年来一直用于地震学,以了解地震如何相互触发。每当地震发生时,应力场发生变化,正增加的地方更接近于破坏。将地震率与主震后的库仑应力联系起来的地震模型,如速率-状态模型,假设地震的震级分布不受库仑应力变化的影响。利用不同的滑动模型,计算了Landers事件(1992年,美国加利福尼亚州,矩震级7.3)后每次余震的断层面库仑应力的变化。应用几个统计分析来测试幅度的分布是否对库仑应力增加的符号敏感,我们得出结论,没有观察到显着的影响。此外,而事件与正增加的应力的特点是由一个更大的比例的走滑事件的地震活动之前的主震相比,尽管库仑应力减少发生的事件显示没有相关的差异,在震源机制分布相对于以前的地震活动。
2019-07-30 physics.geo-ph
Quantifying the Value of Real-time Geodetic Constraints for Earthquake Early Warning using a Global Seismic and Geodetic Dataset
大地测量地震预警(EEW)算法通过估计最大、最具破坏性的地震的断层有限性和非饱和矩震级来补充点源地震系统。由于这种地震是罕见的,它一直难以证明,大地测量预警改善地面运动估计显着。在这里,我们量化和比较的及时性和准确性的震级和地面运动估计模拟实时地震和大地测量观测的一套全球分布的,大地震。地震EEW算法(我们使用ElarmS)的震级解决方案饱和,而ElarmS触发的大地测量报警系统(G-larmS)甚至减少了其第一个解决方案的错误。振动强度(MMI)的时间序列计算每个站和每个事件进行评估MMI阈值交叉的基础上,使我们能够准确地表征每个站的报警时间。我们对警报进行了分类,发现MMI 4阈值仅导致12.3%的真阳性(TP)警报,ElarmS的中值警告时间为16.3 +- 20.9 s,但44.4%的TP警报,G-larmS的中值警告时间为50.2 +- 49.8 s。大地测量EEW系统将MMI 3和4阈值的错过警报数量减少了30%以上。如果G-larmS在地震发生时被瞬间触发,性能统计数据是相似的,警告时间稍长,震级稍准确。通过量化的幅度,地面运动估计,和警报的及时性增加的准确性,我们证明了大地测量算法增加了显着的价值,包括更好的成本节约性能,EEW系统。
2019-01-30 physics.geo-ph
Network of Earthquakes and Recurrences Therein
我们量化地震之间的相关性,并使用相同的来区分相关的因果联系的地震。我们的相关性度量是Baiesi和Paczuski(2004)引入的相关性度量的一个变体。一个地震网络被构建,它是按时间顺序排列的,并且在更相关的地震之间有联系。研究中使用了与加利福尼亚州有关的数据。地震复发的识别采用相关阈值来划分每个集群中最有意义的。随后分析递归长度和递归时间的分布,以提取关于复杂动力学的信息。我们发现,复发长度的单峰特征有助于将典型的破裂长度与不同震级的地震联系起来。网络的出度表现为以大震为基础的枢纽结构。在度分布被认为是依赖于在附近的事件的密度。幂律也得到了符合大森定律的递归时间分布。
2010-03-23 physics.geo-ph
On the coupled geometrical-mechanical origin of the earthquake b-value in fault networks
Tongji University(同济大学);Uppsala University(乌普萨拉大学)
本研究通过分析和数值模型揭示了地震b值的几何-力学耦合起源,阐明了断层临界性和断裂能耗散对频次-震级分布的影响。
2026-03-06 physics.geo-ph
Consideration of prior information in the inference for the upper bound earthquake magnitude
截断古腾堡-里克特关系的地震震级上限(最大可能震级)是截断指数分布的右截断点(右端点),在概率地震危险性分析中很重要。它通常由贝叶斯推断估计。这是一个非正规的情况下,遭受一些缺点相比,贝叶斯推断的规则情况下的似然函数。在这里,以前的非贝叶斯推断方法概述和讨论的替代方案,包括制定相应的置信度分布(置信度或可信区间)。此外,先验信息的考虑扩展到非贝叶斯估计方法。此外,两个新的估计方法与先验信息的发展。利用蒙特卡罗模拟研究了以往和新的估计方法的性能和相应的置信分布。均方误差和偏倚用作点估计的主要性能指标。总之,以前的和新的替代方案克服了上限幅度的贝叶斯推断的根本弱点。这些替代方案并不完美,但扩展了相当大的上限幅度估计的机会,特别是考虑先验信息。先验分布降低了全局均方误差,但会导致局部偏差。
2018-07-27 physics.geo-ph
High Magnitude Earthquake Identification Using an Anomaly Detection Approach on HR GNSS Data
针对地震预警系统检测环节,本研究提出基于自编码器的轻量级可定制深度学习流程DetEQ,利用智利9个站点噪声数据训练,通过异常分数生成、阈值检测及假阳性过滤识别HR GNSS数据中的高震级地震,其鲁棒性在2011年Mw 6.8地震数据上得到验证,为该领域提供新方案。
2024-11-29 physics.geo-ph
Nonlinear Dynamics, Magnitude-Period Formula and Forecasts on Earthquake
根据地球动力学原理,由于岩层下流体层的运动和动量的输送与积累,使动量能量超过岩石的断裂阈值时,地震才发生。从流体力学的非线性方程组出发,可以导出与能量积累相对应的动量的简化非线性解。否则,可以得到一个混沌方程,其中混沌对应于地震,这表明地震学的复杂性,以及对地震进行精确预测的不可能性。但是,结合Carlson-Langer模型和Gutenberg-Richter关系,可以近似地导出该地震的震级-周期公式,并对某些结果进行定量计算。例如,我们预测了2004年,2009年和2014年的一系列地震,特别是2019年在加利福尼亚州。结合Lorenz模型,讨论了地震的往返迁移。而且,许多地震的外部原因仅仅是这个非线性系统的初始条件。
2008-02-02 physics.gen-ph physics.geo-ph
Earthquake Distance and Magnitude Estimation via Calibrated Microwave Frequency Fiber Interferometry
该研究提出面向MFFI的校准框架,用于估算地震距离与震级,并首次证明校准MFFI可定量反演地震参数,为地震预警奠定基础。
2025-07-28 physics.geo-ph physics.optics
How to quantify earthquake predictability? Advances in earthquake forecasting and predictability limits
The Institute of Statistical Mathematics(统计数学研究所);the Graduate University for Adavanced Studies (SOKENDai)(advanced studies 研究生院(SOKENDai));Institute of Risk Analysis, Prediction and Management, Southern University of Science and Technology(南方科技大学风险分析、预测与管理研究院)
本文构建统一信息论框架量化地震可预测性,推导点过程下相关熵率,明确时空震级可预测性的决定因素,提出高维震前观测可提升可预测性,为评估预测极限等提供基础。
2026-07-30 physics.geo-ph
Drastic changes before the 2011 Tohoku earthquake, revealed by exploratory data analysis
预测地震是最重要的,特别是对那些高风险的国家,虽然已经做了很多努力,但还没有实现。然而,在地震研究中缺乏统计方法,以至于一个旧的理论未经验证就被相信。利用勘探数据分析(EDA)对日本地震记录的时间和震级进行了分析。EDA是一种基于数据特征的参数统计方法,适用于数据驱动的调查。确定了每个数据集的分布风格,并找到了重要参数,从而能够识别和评估数据中的异常。在2011年东北大地震之前,震群以不太可能的频率发生在主地震之前。所有地震的频率和震级都增加了。这两个变化使得更大的地震更有可能发生:甚至每两年都会发生一次M9地震。从这些简单的测量中,EDA成功地提取了有用的信息。使用这种方法检测和评估每一组数据的异常将导致更准确的地震预测。
2023-02-05 physics.geo-ph
Verifying the magnitude dependence in earthquake occurrence
本文通过合成目录和意大利阿马特里切-诺尔恰序列高分辨率数据,结合随机去丛集方法,验证并否定了地震触发中震级依赖性的存在。
2023-07-04 physics.data-an physics.geo-ph
A study on the effect of input data length on deep learning based magnitude classifier
地震参数(如震级)的快速表征是地震预警(EEW)的核心。在传统的EEW方法中,已经观察到地震参数估计的鲁棒性随着输入数据的长度而增加。由于时间是EEW应用中的一个关键因素,本文提出了一种基于深度学习的震级分类器,并进一步研究了在第一个P波到达后使用5个不同持续时间的地震波形数据的效果,长度为1s,3s,10s,20s和30s。这是通过测试所提出的模型,结合卷积和双向长短期记忆单元的性能来完成的,以分类波形的基础上,他们的幅度分为三类“噪声”,“低幅度事件”和“高幅度事件”。在此,震级等于或大于5.0的任何地震信号被标记为高震级。我们表明,通过改变数据的长度产生的结果的变化,不超过训练模型中的固有随机性,由于它们的初始化。
2021-12-14 physics.geo-ph
Evolution of induced earthquakes from dimensionless scaling
事件计数是地震分析的一个强大诊断工具。我们报告了自2013年以来美国地震事件计数的双峰分布。新的峰值约为M1级,其分布与荷兰格罗宁根的诱发地震非常相似,其特征是自2001年以来事件计数呈指数生长。后者显示了6.24年的倍增时间,地面沉降的速率相对恒定。我们将其内部剪应力建模为无量纲曲率的函数,并在桌面裂纹形成实验中说明了所产生的指数生长。我们的研究提出了一种新的方法,诱导事件的无参数统计预测,绕过了需要一个震级截止的古腾堡-里希特关系。
2014-10-24 physics.geo-ph
Does Global seismic energy release increase? An analysis based on the Lithospheric Seismic Energy Flow Model (LSEFM). The case of mega - earthquakes (M > 9)
在这项工作中,数据的NOAA,国家地球物理数据中心(NGDC)的地震目录处理的全球地震能量释放。确定的全球累积地震能量释放(GCSER)图作为时间的函数,在震级域(离散能量窗口)进行分析。其特征是:在低于背景地震活动(M = 7.0 - 7.5)的能量窗内观察到的加速变形特征,从1923年开始的闭锁状态,以及近期大地震前的长地震平静期。背景GCSER值在上个世纪的振荡周期为60年,振幅不断增大。最近(1952 - 2012)5次特大地震与GCSER振荡的振幅增大密切相关。因此,未来可能会发生更多的大地震.根据地球的非线性、Markovitz摆动和地球膨胀的原理,提出了大地震发生的全球机制。用岩石圈地震能量流模型(LSEFM)测定了最近5次特大地震的震级,表明后者具有全球适用性。关键词:全球地震活动,膨胀地球,大地震,马科维茨摆动,背景地震活动,震级测定
2012-10-02 physics.geo-ph
Is Earthquake Triggering Driven by Small Earthquakes?
使用南加州的地震活动性目录,我们测量触发地震的数量如何随地震震级增加。这种关系和地震震级分布之间的权衡控制了小地震与大地震的相对作用。我们表明,地震活动触发是由最小的地震,触发事件比大地震少,但这是更多的驱动。我们提出触发地震数量的非平凡标度性来自地震活动的分形空间发布。
2003-08-18 cond-mat physics.geo-ph
QuakeFlow: A Scalable Machine-learning-based Earthquake Monitoring Workflow with Cloud Computing
地震监测工作流程旨在检测地震信号并从连续波形数据中确定震源特征。深度学习地震学的最新发展已被用于改进地震监测工作流程中的任务,这些工作流程允许快速准确地检测比传统目录中多出几个数量级的小事件。为了促进机器学习算法在大容量地震记录中的应用,我们开发了一个基于云的地震监测工作流程,即MaskeFlow,它应用多个处理步骤从原始地震资料中生成地震目录。QuakeFlow使用深度学习模型PhaseNet来挑选P/S相位,并使用机器学习模型GaMMA来将相位与近似地震位置和震级相关联。SparkeFlow中的每个组件都是容器化的,允许使用新的深度学习/机器学习模型直接更新管道,以及添加新组件的能力,例如地震重新定位算法。我们在Kubernetes中构建了Kubernetes Flow,使其能够自动扩展大型数据集,并使其易于部署在云平台上,从而实现大规模并行处理。我们使用SparkeFlow来处理来自波多黎各的三年连续存档数据,并发现与以前已知的地震活动几乎相同的结构上发生的事件超过十倍。我们应用地震流来监测夏威夷频繁的地震,发现了比标准目录中多一个数量级的事件,其中包括许多阐明岩浆系统深层结构的事件。我们还添加了Kafka和Spark流媒体,以提供实时地震监测结果。对于改进实时地震监测和挖掘存档的地震资料集来说,QuakeFlow是一种有效和高效的方法。
2022-08-30 physics.geo-ph
Estimating the maximum possible earthquake magnitude using extreme value methodology: the Groningen case
地震工程界、灾害管理机构和保险业都需要具有区域特征的最大可能地震震级$T_M$。古登堡-里克特定律预测地震震级$M$遵循截尾指数分布。在地球物理文献中,提出了几种估计程序,例如参见Kijko和Singh(Acta Geophys.,2011)以及其中的参考文献。当然,$T_M$的估计是一个极值问题,可以应用经典的端点估计方法。我们认为,最近的方法截断尾巴在高水平(Beirlant等人,Extremes,2016; Electron. J. Stat.,2017)构成了这个估计问题的更合适的设置。我们提出了置信上限来量化点估计的不确定性。我们还通过模拟比较了极值和地球物理文献中的方法。最后,将不同的方法应用于荷兰格罗宁根省天然气开采引起的地震震级数据。
2017-12-14 physics.geo-ph stat.AP
Temporal correlations between the earthquake magnitudes before major mainshocks in Japan
近年来,人们发现,地震发生前,地震电信号的异常活动会引起地震活动的特征性变化。特别地,地震活动性的序参量的波动在分析称为自然时间的新时域中的地震目录并且采用包括将在几个月内发生的多个事件的滑动自然时间窗时表现出同时的明显的最小值。在这里,我们专注于1984年1月1日至2011年3月11日(M9东北地震当天)在日本地区发生的所有8级(和9级)地震前的最小值。通过对地震震级时间序列进行去趋势波动分析,我们发现,在每个最小值之前,以及之后,地震震级之间的时间相关性的特征变化。具体而言,我们确定了以下三个主要特征。最小值观察期间,长程相关性已经开发,但他们之前的一个阶段,其中一个明显的反相关行为出现。在最小值之后,长程相关分解为几乎随机的行为,转向反相关。$\geq$ 7.8级地震前的极小值与其他极小值不同,其他极小值要么是非偶然的,要么是较小的地震。
2017-03-24 cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Earthquake Swarm Activity in the Tokara Islands (2025): Statistical Analysis Indicates Low Probability of Major Seismic Event
该研究通过探索性数据分析对比吐噶喇群岛2025年与历史地震群,发现其统计特征与岩浆驱动地震一致,表明属局部火山活动而非南海海槽地震前兆。
2025-07-16 physics.geo-ph
MyShake: Detecting and characterizing earthquakes with a global smartphone seismic network
MyShake利用私人/个人智能手机建立全球地震网络。它使用所有智能手机中嵌入的加速度计来记录地震引起的地面运动,将记录的波形返回到中央存储库进行分析和研究。作为公民科学力量的一个展示,MyShake在推出后的几天内扩展到了6大洲,并在运行的前两年记录了757次地震。MyShake手机记录的数据有可能用于科学应用,从而补充目前的地震网络。在本文中:(1)我们通过分析MyShake收集的地震波形报告了智能手机传感器检测地震的能力。(2)我们确定了MyShake手机可以检测到地震的最大震中距,作为震级的函数。(3)然后,我们确定MyShake网络估计地震位置、起源时间、深度和震级的能力。对于MyShake提供了4个或更多相位(21个事件)的地震,无论是P波还是S波信号,并且方位角间隙小于180度,相对于USGS全球目录位置,中值位置,起源时间和深度误差分别为2.7 km,0.2 s和0.1 km。还估计了震级,其平均误差为0.0,标准差为0.2。这些初步结果表明,MyShake可以在目前没有传统网络的地区提供基本的地震目录信息。随着MyShake网络的不断扩展,我们希望事件检测能力能够得到改善,并提供有关地震活动和灾害的有用数据。
2019-04-22 physics.geo-ph
Reduced seismic activity after mega earthquakes
本研究考察特大地震后偏远地区地震活动,发现震级≥7.5地震后一定范围外地震率显著降低,≥8级地震后偏远地震率可能升高,现有ETAS模型无法解释该现象,提出全球能量释放的推测以完善震后活动认知。
2023-10-04 physics.geo-ph
Estimating Magnitude Completeness in Earthquake Catalogs: A Comparative Study of Catalog-based Methods
本研究在统一评估框架下比较九种基于目录的地震完整性震级估计方法,发现MBS-WW表现最佳,并引入BSReLU概率模型及生成中国Mc图。
2025-02-25 physics.geo-ph
Initial Foundation for Predicting Individual Earthquake's Location and Magnitude by Using Glass-Box Physics Rule Learner
Iowa State University(爱荷华州立大学)
尽管研究人员积累了关于地震成因和数十年地震数据的知识,但预测特定时间和地点即将发生的单个地震仍然是一个长期的谜。本研究假设,所观察到的数据隐藏的隐藏的规则,可以解开一个新的玻璃盒(而不是黑盒)物理规则学习(GPRL)框架。GPRL的两个基本要素--卷积信息索引和透明链接函数,在没有任何预定义的地震相关机制和统计规律的情况下,直接从数据中寻求规则的通用表达。GPRL的训练与10年的数据似乎确定合理的规则,这表明在岩石圈释放的能量的伪功率和伪涡度的组合。独立的可行性检验支持了所揭示的规则在预测地震震级和具体位置方面的前景。所确定的规则和GPRL尚处于起步阶段,需要大量改进。尽管如此,这项研究暗示了数据引导的隐藏路径的存在,以即将发生的个人地震预测。
2021-07-27 cs.LG physics.geo-ph
How geometry of subduction zones correlates with earthquake dynamics
The Chinese University of Hong Kong(香港中文大学);EarthScope Consortium(地球视野联盟);Harvard University(哈佛大学)
通过标度论证和曲面微分几何数据分析,研究俯冲带曲率与地震频率和震级的关系,发现平坦俯冲带易发生罕见大震,弯曲俯冲带易发生频繁小震。
2026-06-01 physics.geo-ph