Long-Term Clustering, Scaling, and Universality in the Temporal Occurrence of Earthquakes
标度分析揭示了地震发生的显著差异。任何一次地震和随后的地震之间的时间是随机的，但对于所考虑的任何空间区域和震级范围，它都由相同的普适概率分布描述。当时间被表示在由平均地震活动设置的重新标度的单位中时，过程的自相似性质变得明显。概率分布的形式表明，地震往往在时间上聚集，超过余震序列的持续时间。此外，如果以类似的方式分析余震序列，但考虑到地震活动不是恒定的，而是随时间衰减的事实，则对于事件之间的重新标度的时间，发现相同的普适分布。
2003-10-09 cond-mat nlin.AO physics.geo-ph
Universal clustering structure and C~0.85 scaling in complex earthquake networks
地震台网以一种特殊的方式捕捉到了地震活动的复杂性。给出了一个地震资料，并讨论了[S. Abe，N，Suzuki，Europhys. Lett. 65（2004）581]包含小区的大小作为单个参数，所考虑的地理区域被划分成小区。然后，网络的特性通常取决于小区的大小。在这里，网络的聚类系数，C，对细胞大小的依赖关系进行了研究。值得注意的是，由取自加利福尼亚、日本和伊朗的地震资料构建的地震台网的C对于重新标度的无量纲单元尺寸的每个值都很好地吻合。结果发现，在加利福尼亚州和日本的网络是三维的，而在伊朗的一个是二维的。此外，当无量纲单元尺寸大于某一共同值时，这三种网络的C值单调收敛到C~0.85，突出了地震网络概念的普遍性。的结果，以了解地震活动的物理意义进行了讨论。
2014-07-15 cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Nowcasting ETAS Earthquakes: Information Entropy of Earthquake Catalogs
本文利用ETAS模拟研究地震目录信息熵的来源，发现非泊松余震聚类是信息的主要来源，去聚类处理可能损害预测效果。
2023-10-21 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
Segmentation of Fault Networks Determined from Spatial Clustering of Earthquakes
我们提出了一种新的数据聚类方法应用于地震目录，重建断层网络的地震活动部分的目标。我们首先使用一个原始的方法来分离集群事件不相关的地震活动性使用的体积分布的四面体定义的最接近的邻居事件在原始和随机的地震目录。空间无序的复杂的几何形状的断层网络，然后考虑到定义故障概率各向异性内核，其结构的动机属性的不连续构造变形和以前的经验观察的几何形状的断层和地震集群在许多空间和时间尺度。结合这一先验知识与信息理论的论点，我们提出了高斯混合的方法实现的期望最大化（EM）的过程。然后使用交叉验证方案，并允许确定应该用于提供目录的最佳数据聚类的内核的数量。这三个步骤的方法是适用于高品质的搬迁目录的地震活动后，1986年刘易斯山（$M_l=5.7$）在加利福尼亚州的事件，并揭示了事件集群沿平面补丁约2公里$^2$，即相当于主事件的大小。这些集群的有限厚度（约290 m）表明，事件不会发生在定义明确的欧几里得断层核心表面上，而是断层周围的破坏区可能在深度上发生地震活动。最后，我们提出了我们的方法和多尺度空间分析之间的连接，基于推导的空间分形维数约为1.8的一组震源在Mnt刘易斯地区，符合最近的观察搬迁目录。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Nonlinear theory and tests of earthquake recurrence times
我们开发了一个有效的数值方案，以准确地解决了一组非线性积分方程（Saichev和Sornette，2007），它描述了一个一般模型的框架内的事件间的时间分布的地震集群与长记忆。线性和非线性版本的理论和直接合成目录之间的详细比较表明，非线性理论提供了一个很好的适合的合成目录，而有显着的偏差，从使用的线性近似。然后，我们解决了一些作者提出的建议，使用事件间时间的经验分布，以获得一个更好的确定所谓的聚类参数。我们的理论和测试对合成和经验目录发现一个相当戏剧性的缺乏权力的事件间时间的分布，以区分完全不同的参数集，铸造怀疑的有用性，这种统计的特定目的，确定聚类参数。
2007-12-14 physics.data-an physics.geo-ph
Automatic Reconstruction of Fault Networks from Seismicity Catalogs: 3D Optimal Anisotropic Dynamic Clustering
我们提出了一种新的模式识别方法，能够重建的三维结构的断层网络的活动部分，使用地震的空间位置。该方法是所谓的动态聚类方法的推广，该方法最初将一组数据点划分为簇，使用这些簇的空间惯性的全局最小化标准。新方法通过考虑每个聚类的完整空间惯性张量对其进行改进，以便将数据集划分为故障状各向异性聚类。给定震波迹象的目录，输出是适合数据的空间结构的平面段的最佳集合。每个平面段都完全由其位置、大小和方向来表征。主要的可调参数是地震定位的准确性，其固定分辨率，即拟合的残余方差。分辨率决定了描述地震目录所需的断层段数量，分辨率越高，重建的断层段结构越精细。该算法成功地重建了合成地震目录的断层段。应用于由1992年6月28日南加州兰德斯地震余震序列的一个子集组成的真实目录，重建的平面段完全符合地质图上已知的断层，或与长期目录上出现的相当明显的盲断层。讨论了该方法的进一步改进，以及在断裂带内部结构多尺度研究中的潜在应用。
2007-03-07 physics.data-an physics.geo-ph
Network similarity and statistical analysis of earthquake seismic data
研究了由不同地理区域地震目录建立的地震台网的结构相似性。一个层次聚类的基础无向地震台网示出使用詹森-香农散度图谱。链接的有向性表明每个地震台网都是强连接的，这促使我们对有向版本进行统计研究。我们对每个地震区的统计分析确定了中心区域。我们计算了每个地区即将发生地震的条件概率。每个事件的条件概率与它们的平稳分布进行了比较。
2016-11-19 cond-mat.dis-nn physics.data-an physics.geo-ph
Dynamical analogy between epileptic seizures and seismogenic electromagnetic emissions by means of nonextensive statistical mechanics
复杂系统的研究领域认为，复杂系统的动力学是建立在普遍的原则，可以用来描述各种各样的科学和技术方法的不同类型的自然，人工和社会系统。一些作者认为，地震动力学和神经动力学可以在类似的数学框架内进行分析。最近，作者们分别分析了不同癫痫发作和地震的人群，表明癫痫发作和地震之间存在无标度统计支持的动力学类比。本文的目的是建议转移重点从大到小的规模：我们的分析集中在一个单一的癫痫发作的一代和激活的一个单一的故障（地震），而不是对不同的癫痫发作和地震序列的统计。我们应用非广延统计物理学的概念来支持这一建议，即在两个不同的极端事件，癫痫发作和地震之间存在一个动力学的类比。我们还调查存在这样的类比通过无标度统计（古腾堡-里希特分布的事件大小和分布的等待时间，直到下一个事件）。所进行的分析证实了地震和癫痫发作之间存在动态类比，而且遵循磁暴和太阳耀斑的动态。
2012-09-17 physics.geo-ph
Dynamical evolution of the community structure of complex earthquake network
地震台网具有无标度性、小世界性、层次性和混合性等特点。本文从群落结构的角度分析了地震台网在主震前后的时间演化。研究发现，表征群落存在性的模块性测度的最大值表现出一种特殊的行为：在主震前，其最大值保持在一个较大的值，在主震时，其最大值突然下降到一个较小的值，然后相对缓慢地增加并再次松弛到一个较大的值。因此，一个主震吸收和合并社区，创造一个更大的社区，显示如何主震可以在复杂的网络表示地震活动的特点。
2012-08-09 cond-mat.dis-nn physics.geo-ph
Dynamical analogy between economical crisis and earthquake dynamics within the nonextensive statistical mechanics framework
复杂系统的研究领域认为，复杂系统的动力学是建立在普遍的原则，可以用来描述各种各样的科学和技术方法的不同类型的自然，人工和社会系统。一些作者认为，地震动力学和经济（金融）系统的动力学可以在类似的数学框架内进行分析。我们应用非广延统计物理学的概念，在时间序列数据上的可观察到的表现形式的基础复杂的过程结束了这些不同的极端事件，为了支持的建议，一个动态的类比之间存在的金融危机（在股票或指数价格崩溃的形式）和一个单一的地震。我们还调查存在这样的类比通过无标度统计（古腾堡-里希特分布的事件大小）。我们表明，人口：（i）在重大地震之前出现的、根源于单个断层激活的断裂电磁事件，（ii）在崩溃之前不同股票/经济指数的交易量事件，以及（iii）价格波动（被认为是一天内最高价格减去最低价格的差异）不同股票/经济指数的事件，在崩溃之前，遵循传统的古登堡-里克特定律以及地震动力学的非扩展模型，具有相似的参数值。所获得的结果意味着地震和经济危机之间存在着动态的类比，而且遵循癫痫发作，磁暴和太阳耀斑的动态。
2013-09-04 physics.geo-ph
VORA: Rapid Association of Earthquake Phases from Local to Global
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Berkeley Seismology Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校地震实验室）
研究针对地震震相关联难题，提出VORA方法，将其作为无监督时空聚类问题，依赖地震起源时间和台站邻接约束，利用深度学习估计起源时间，借助Voronoi图聚类，在合成与真实数据集上表现出色，能从局部扩展到全球，无需训练可推广。
2026-07-14 physics.geo-ph
Scale-free and small-world properties of earthquake network in Chile
迄今为止，地震台网的特性主要是针对来自加利福尼亚、日本和伊朗的地震资料集进行研究的，文献中也报道了这些地区的共同特征。在这里，一个地震网络的构造和分析智利的数据，以检查是否在其他地理区域的地震网络的无标度和小世界属性也可以在智利的地震活动。结果表明：当单元尺寸大于一定值（即台网粗粒化所需的尺度）时，在所有区域内，幂律连通性分布指数γ和聚类系数C分别取“γ ~1”和“C~0.85”的普适不变值。这一显着的结果的解释是基于物理的考虑。
2010-05-30 cond-mat.dis-nn physics.geo-ph
Aftershocks in Modern Perspectives: Complex Earthquake Network, Aging, and Non-Markovianity
从复杂性科学的角度研究余震现象。特别是，三个不同的概念进行检查：（一）复杂的网络表示的地震活动性，（二）事件事件的相关性，（三）的影响，远程记忆。关于（i），它表明复杂地震网络的聚类系数在主震前后表现出一种特殊的行为。关于（ii），它被发现，余震的经验老化，相关的缩放举行。对于（iii），一类奇异马尔可夫过程所满足的标度关系被破坏，这意味着余震过程中存在长程记忆。
2012-02-20 cond-mat.dis-nn physics.geo-ph
Towards Global Earthquake Early Warning with the MyShake Smartphone Seismic Network Part 1 -- Detection algorithm and simulation platform
MyShake项目旨在建立一个全球智能手机地震网络，通过利用众包的力量促进大规模地震预警和其他应用。MyShake移动应用程序首先在单个手机上检测地震震动。然后在MyShake服务器上使用“网络检测”算法确认地震，该算法由多个单一电话检测激活。在本部分中，我们提出了一种网络检测算法和一个模拟平台，用于测试世界各地的地震场景。提出的网络检测算法是建立在DBSCAN经典的空间聚类算法，修改，考虑到时间特性和新的触发器的关联。我们使用MyShake用户在2018年1月4日伯克利M4.4和2016年6月10日Borrego Springs地震期间记录的真实数据来测试我们的网络检测算法，以证明该系统的实用性。为了测试整个检测过程，并了解MyShake在世界各地代表不同人口和构造特征的各个地点的一阶性能，我们提出了一个软件平台，可以模拟地震触发器在假设的MyShake网络。本论文系列的第二部分探讨了我们的MyShake预警模拟在全球选定地区的性能。
2019-09-17 physics.geo-ph
Determination of the scale of coarse graining in earthquake network
在最近的一篇论文[S。Abe和N.铃木，欧菲。信件：65（2004）581]中，为了描述地震活动的复杂性，引入了地震台网的概念。在那里，单元格的大小，这是一个粗粒化的规模所需的地震台网，一直保持作为一个自由参数。在这里，提出了一种方法来确定它的基础上的网络的缩放行为。非常值得注意的是，幂律连通性分布的指数和聚类系数被发现接近各自的普适值，并保持不变，因为细胞的大小变得大于一定的值，$l_*$，这取决于分析中包含的事件的数量，在一般情况下。此$l_*$修复粗粒化的比例。结果的普遍性证明了所有的网络构建的数据独立地从加利福尼亚州，日本和伊朗。
2009-05-10 cond-mat.dis-nn physics.geo-ph
Earthquake activity as captured using the network approach
本研究提出一种基于多台站波形相位的时间演化网络方法，通过互相关、同步性等四种统计方法量化台站关联，结合k-means聚类等全局测度，在南加州27次主震数据上验证了相干性测度的最优检测性能。
2023-05-04 physics.data-an physics.geo-ph
Rupture Dynamics of Cascading Earthquakes in a Multiscale Fracture Network
本研究通过三维动态破裂模拟，发现多尺度裂缝网络在特定预应力和间距条件下可发生级联破裂，抑制主断层滑动，离断层矩震级可达约5.6级，为地震危险性评估提供新见解。
2023-07-26 physics.geo-ph
Dynamical system analysis and forecasting of deformation produced by an earthquake fault
我们提出了一种低维非线性模型的构建方法，描述了一个离散的二维细胞断层带的主要动力学特征，具有许多自由度，嵌入在一个三维弹性固体。一个给定的断层系统的特征在于一组参数，描述的动力学，流变学，性质紊乱，和断层几何形状。根据在系统参数空间中的位置，我们表明，粗动态的故障可以被限制到一个吸引子，其尺寸是显着小于空间中的动态发生。我们的系统约简策略是寻找几个主导动力学的相干结构，并捕捉这些相干结构之间的相互作用。识别的基本相互作用的结构是通过应用本征正交分解（POD）的地表变形场，伴随着走滑断层积累在相同的时间间隔。我们使用一个前馈人工神经网络（ANN）架构的系统动态投影到子空间（模型空间）跨越最充满活力的相干结构的识别。使用标准反向传播算法来训练ANN，以在给定当前时间的观测模型状态的情况下预测（映射）未来时间的观测模型状态的值。该人工神经网络提供了一个近似的，大规模的，动态模型的故障。
2003-05-22 physics.data-an physics.geo-ph
Pre Seismic Quiescence and Dynamical Regime Transitions in the Japan and Chile Earthquake Catalogs Evidence from KR Critical Slowing Down Indicators
Kakatiya University（卡卡提亚大学）
通过KR临界减缓指标分析日本和智利地震目录，发现主震前的静默信号，两种区域的抑制效果统计显著，且机制涉及方差和速率的共同作用。
2026-03-24 physics.geo-ph
Viscoelastic Effects in Avalanche Dynamics: A Key to Earthquake Statistics
在许多复杂系统中，能量随时间的连续输入会以雪崩的形式突然松弛。传统的雪崩模型忽略了内部动力学效应的可能性，在雪崩期间，从而错过了一些实际系统中观察到的基本特征。我们通过研究粘弹性松弛模型来解决这个问题，展示了应力场的相干振荡如何自发出现。值得注意的是，这些振荡产生的雪崩模式与在地震现象中观察到的类似。
2015-06-30 cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
The Earth as a living planet: human-type diseases in the earthquake preparation process
复杂系统这一新领域支持这样一种观点，即从物理学、生物学、工程学和经济学等不同学科中产生的许多系统可能具有某些令人感兴趣的相似的定量特征。地球是一个有生命的星球，许多复杂系统在其中完美地运行，根本不会停止。地震的发生是地球是一个有生命的星球的基本标志。最近，分析表明，在地震生成过程中会出现人脑型疾病。在此，我们表明，人类心脏类疾病出现在地震过程的地震准备。调查主要是试图通过临界现象，这已被提出作为可能的范例来解释的起源，心脏电波动和骨折引起的电磁波动。我们表明，一个时间窗口内的损伤演化的异质地壳和健康的心脏的电行动提出了一个热的二阶相变的临界点的特征。在非均质系统的断裂过程和损伤心脏的电活动的尾部，出现了临界特性的急剧击穿。通过Hurst指数和小波分解的分析，进一步支持了地质系统和生物系统之间存在动力学相似性的假设。
2013-08-13 physics.geo-ph
Earthquake damage patterns resolve complex rupture processes
大型大陆地震激活了复杂断层系统中的多个断层，动态地诱发了周围的同震破坏。据报道，2016年新西兰南岛北部的凯库拉7.8级地震是有史以来最复杂的大陆地震之一，导致了独特的断层上和断层外变形模式。以往的地球物理研究证实，全球范围内的破裂从震中向北传播。然而，确切的破裂传播路径仍然没有得到很好的理解，因为几何形状的复杂性，部分在海上，和盲目的推力的可能性。在这里，我们使用最先进的观测表面变形，提供了光学图像相关性，第一原理物理为基础的数值模拟相结合，以确定最有可能的破裂pathes.We详细量化所观察到的水平同震变形和识别特定的断层外损害区之间的约旦，Kekerengu和Papatea断层段的三联点的区域。我们还模拟了动态破裂传播，包括激活故障损坏，通过故障三联点的两个替代破裂的情况。将我们的观测结果与上述两种模拟方案的结果进行比较，我们发现只有一种方案最好地解释了断层上和断层外的形变场。我们的研究结果提供了一个独特的洞察破裂途径，通过观察和建模，无论是在断层和断层外变形。我们提出了这种综合方法，以缩小可能的破裂情况下，伴随着同震断层外损害的大型大陆地震。
2018-05-10 physics.geo-ph
Avalanches on the Complex Network of Rigan Earthquake, Virtual Seismometer Technique, Criticality and Seismic Cycle
我们的研究基于2010年12月20日的里加地震的统计分析，其中包括通过虚拟地震仪技术估计地震网络，并考虑在这个复杂的网络上的雪崩型动力学。虚拟地震仪复杂网络显示幂律度分布的指数$γ=2.3\pm 0.2$。我们的研究结果表明，地震活动性是强烈的间歇性，并有一个\textit{cyclic shape}是在自然情况下看到的，这是本研究的主要发现。雪崩内部和雪崩之间的分支比表明，系统处于（或更精确地接近）临界点，其大小、质量和雪崩持续时间的分布函数具有幂律行为，并且这些量之间具有某些标度关系。雪崩大小的临界指数为$τ_S=1.45\pm 0.02$。我们发现动态格林函数和节点的中心性之间有相当大的相关性。
2019-11-07 cond-mat.stat-mech physics.geo-ph physics.soc-ph
Are Epileptic Seizures Quakes of the Brain? An Approach by Means of Nonextensive Tsallis Statistics
复杂系统的研究领域认为，复杂系统的动力学是建立在普遍原则之上的，这些原则可以用来描述不同类型的自然、人工和社会系统的各种科学和技术方法。作者认为地震动力学和神经动力学可以在类似的数学框架内进行分析，最近的证据进一步支持了这一说法。本文的目的是建议转移重点从大到小，在搜索癫痫发作和地震之间的动力学类比。我们的分析集中在一个单一的癫痫发作的一代和激活的一个单一的故障（地震），而不是对不同的癫痫发作和地震序列的统计。癫痫发作/地震生成的一个中心特性是发生具有非常丰富结构的连贯大规模集体行为，这是由系统组成部分之间的重复非线性相互作用引起的，分别是激发神经元和打开裂缝。因此，在本文中，我们应用Tsallis非广延统计力学，因为它证明了一个适当的框架，以调查其生成的普遍原则。出于完整性的原因，我们也使用熵的措施，以及从信息论的工具。所获得的结果似乎支持癫痫发作可以被认为是“大脑的地震”的说法。
2011-10-10 physics.geo-ph
Earthquake magnitude and location estimation from real time seismic waveforms with a transformer network
对地震震级和位置的精确实时估计对于预警和快速反应至关重要。虽然最近已经提出了多种用于快速评估地震的深度学习方法，但它们通常依赖于来自单个台站或来自一组固定的地震台的地震记录。在这里，我们介绍了一个新的模型，实时幅度和位置估计使用的注意力为基础的Transformer网络。我们的方法结合了来自一组动态变化的台站的波形，并在幅度和位置估计性能方面优于深度学习基线。此外，它优于一个经典的幅度估计算法相当，并显示出有前途的性能相比，一个经典的定位算法。在这项工作中，我们进一步进行了全面的研究，对训练数据的要求，训练程序和典型的故障模式，使用三个不同的和大规模的数据集。我们的分析提供了几个关键的见解。首先，我们可以精确地确定大型训练数据的影响;例如，四倍大的训练集将实时评估所需的时间减少了四倍。第二，基本模型系统性地低估了大规模事件。通过迁移学习将其他区域的活动纳入培训可以缓解这一问题。第三，位置估计在具有足够训练数据的区域中是高度精确的，但是对于训练分布之外的事件是强烈降级的。我们的分析表明，这些特征不仅存在于我们的模型中，而且存在于迄今为止发布的大多数用于快速评估的深度学习模型中。它们来自黑盒建模，并且它们的缓解可能需要对神经网络施加物理衍生的约束。
2021-04-14 physics.geo-ph
Automatic reconstruction of fault networks from seismicity catalogs including location uncertainty
我们介绍了位置不确定性分布的各向异性聚类（ACLUD）方法重建活动断层网络的基础上，地震位置和估计的个人的不确定性。经过大量的搜索，通过可能的重建故障网络的大的解决方案空间，我们应用六种不同的验证程序，以选择相应的最佳故障网络。其中两个验证步骤（交叉验证和贝叶斯信息准则（BIC））处理拟合残差，而其他四个步骤则寻找与独立观察到的焦点机制最一致的解决方案。合成目录上的测试使我们能够限定拟合方法和各种验证程序的性能。ACLUD方法能够提供接近预期的解决方案，特别是对于BIC和焦点机制为基础的技术。基于震源机制的验证步骤补充的聚类方法提供了良好的解决方案，即使在存在显着的空间背景地震活动率。我们的新的故障重建方法，然后应用到南加州的兰德斯地区，并与以前的聚类方法进行比较。结果强调了考虑欠采样子断层结构以及空间不均匀位置不确定性的重要性。
2013-04-25 physics.geo-ph
