Статистические исследования землетрясений

То обстоятельство, что в последнее время мы стали свидетелями большого количества крупных землетрясений на планете, из которых в Чили, Японии и на острове Суматра сила подземных толчков была в районе 9 баллов, заставило предположить, что это не случайность, что такие природные катаклизмы случаются кластерами, и что сейчас именно такой период, поэтому следует ожидать новых неприятностей.

Геологическая служба США произвела подсчеты и заявила, что длительный перерыв между предыдущими и нынешними крупными землетрясениями маловероятен с точки зрения статистики, но это значит, что он неслучаен.

Филип Старк, ученый из университета в Беркли вместе с Питером Ширером из университета в Сан-Диего проверить исследования землетрясений мощностью более 7 баллов, которые произошли в период 1900-2011 гг.

Чтобы при этом исключить из рассмотрения афтершоки вместе с локальной деформацией по причине предшествующего землетрясения, ученые решили не учитывать любое землетрясение с магнитудой меньше предыдущей, если оно произошло в течение 3 лет в радиусе 1000 километров от первого, хотя это очень своеобразное определение афтершока. Это правило привело к тому, что из рассмотрения были исключены два землетрясения в 8.5 баллов около Суматры, которые произошли недалеко от первого толчка. Однако такая концепция соответствует современным представлениям о том, что основное землетрясение приводит к увеличению напряжения в областях, которые расположены от эпицентра на значительных расстояниях.

Кроме всего прочего, авторы исследования дополнительно обосновали свой выбор тем, что их, прежде всего, интересует планетарная сейсмическая активность, поэтому отдельные локальные события на анализ повлиять не должны. К тому же утверждается, что статистические методы относительно нечувствительны к данному критерию отбора. Это означает, что если сократить расстояние, скажем, на треть, конечные результаты сильно отличаться не будут.

В результате проведенного анализа ученые пришли к выводу, что уровень сильных землетрясений (более 7 баллов) в настоящее время все же близок к среднему. Просто зафиксировано немного больше толчков мощностью более 8 баллов. Да, соглашаются исследователи, таких землетрясений сейчас регистрируется рекордно много, но эти цифры превышают предыдущий рекорд совсем ненамного.

Авторы 100 000 раз рандомизировали имеющийся в их распоряжении каталог землетрясений, пытаясь выяснить правильность гипотезы о кластеризации катаклизмов. Оказалось, что 85% этих рандомизаций относились к кластерам землетрясений силой 8 баллов и выше, и 97% — к кластерам подземных толчков силой 8.5 баллов и выше. Наблюдаемое распределение полностью соответствует пуассоновскому процессу, таким образом, можно заключить, что оно случайно.

После этого был выполнен поэтапный анализ рандомизаций, в качестве шага магнитуды ученые взяли одну десятую балла и начали с 8 баллов. Оказалось, 75% наборов содержали кластеры, вероятность возникновения которых не превышала 5%, а около 30% из них имели кластеры с вероятностью возникновения менее 1%.

Исследователи считают, что это достаточно важный момент, так как землетрясений мощностью более 8.5 баллов не наблюдалось около сорока лет с 1965 года. Согласно результатам анализа, вероятность этого составила всего 1.3 процента. Но авторы считают, что если бы были выбраны несколько иные правила отсечки, итоговый результат мог бы быть иным. То есть «маловероятно» вовсе не означает «невозможно».