更多巨大地震即将发生?这取决于您的统计数字＊

Richard A Kerr

如今这个时代有许多地球物理学问题尚未得到解决,这一点每个人都认同。最近,几次巨大地震的发生震撼了全世界,这在有精确地震记录以来是非常罕见的。这些地震包括:2011年3月11日日本9.0级“巨大地震”、6年前的印尼大地震以及发生在这两次地震之间的2010年智利8.8级地震。在这3次大地震之前,已经有40多年没有出现这种巨大地震频发的情况了。

难道这3次大地震有某种物理意义上的关联?是否有可能是第一次大地震不知何故触发了一连串横跨太平洋的大地震?如果是的话,这一震群结束了吗?对此,专家的看法不一致。“我们的观点是这种情况还会持续,”位于科罗拉多州 Golden市的美国地质调查局(USGS)地震学家、现已荣誉退休的科学家Charles Bufe说道。他又说,基于地震统计检验结果,“我认为”全世界“发生特大地震的危险性在不断增大”。

但位于加州Menlo Park的USGS另一位地震学家Andrew Michael根据自己的统计检验结果却得出了不同的结论。他说,“我根本找不到任何理由拒绝地震随机分布的假设”。也就是说,他无法证明大地震接踵而至绝非偶然事件。

地震学家之前已经认识到最大的地震在整个110年的地震记录中并不是均匀分布的。在2005年美国地震学会通报(BSSA)刊载的一篇论文中,Bufe及其位于 Golden市的USGS同事、统计学家David Perkins对1950—1965年间的大震群进行了评估(图1)。这一震群包含了20世纪发生的9次最大地震中的7次(见图1中部的大跳跃),而且20世纪的3次巨大地震——9级或以上地震——都在其中。但在 1965年之后,有36年没有发生8.4级或以上地震,Bufe和Perkins注意到。

图1 累积地震规模图——二次跳跃。图中两次最大跳跃(中间和右侧)示出两个最大震群

在同一篇论文中,Bufe和Perkins认为他们察觉到了第二个大震群开始的端倪。他们写道,2001年秘鲁附近的8.4级地震表明一个大震群即将来临。在该期刊物付印之前,他们又添加了一个注释,将注意力引向2004年12月的苏门答腊9.1级巨大地震,此次地震后不久,在其正南方又发生了一次8.7级地震。他们在注释中写道:“这两次地震证实我们可能已经进入了一个时间意义上的巨大地震群发的……新时期。果然,6年之后就发生了智利大地震,2011年3月又发生了东日本巨大地震(图1右侧的小跳跃)。

没有人知道一次巨大地震为何会引发太平洋彼岸的另一次大地震。但Bufe和Perkins不认为他们只是因为幸运。他们已经在计算机上完成了10万次运算来随机生成模拟地震记录,以查看在纯偶然因素情况下这种密集型震群多长时间出现一次。“结果显示有2%的时间”,在上周的纳什维尔美国地震学会(SSA)年会新闻发布会上,Bufe说道,“这一结果具有非常重要的意义。”

许多地震学家却并没有那么自信。加州理工学院(Pasadena)地震学家 Hiroo Kanamo ri说,“提出‘群集效应’并没有任何过错,问题在于,基于如此小的数据集不可能开展真正意义上的统计分析。”新墨西哥矿业与科技学院(Soco rro)地震学家Richard A ster在SSA的新闻发布会上说,“如果数据切片恰到好处,你就可以得到听起来有趣的数字,但是还存在其他一些同样合理的方法却没有发现‘具有统计意义’的群集效应。”

与Bufe和 Aster一样,Michael在 SSA的会议上也给出了对地震群集效应的评估,他认为Bufe和Perkins的结论源自“一个严重的统计错误”。他在新闻发布会上说,“我们不可能做实验,所以只能利用数据来产生假说,而反过来又用同样的数据来检验我们的假说,这就使我们陷入困境”。

这一局限性要求统计检验应该更具一般性并且与Bufe和 Perkins所用的现有地震数据没有那么紧密的联系,Michael说道。他补充说,在进行了数次这样的检验之后,“我发现这些数据可以”在不同震级范围内“用随机模型给出很好的解释”。Michael又说,对于巨大地震,主要问题是缺乏巨大地震记录:“也许真的有群集效应,但还没有足够的数据来证明这一点。在没有一个具体的物理机制来进行检验的情况下,唯一的办法就是等待更多的地震。”

如果Bufe和 Perkins是正确的,那么Michael可能不需要等待太长时间。“如果这些(过去发生的地震)是随机的,则未来6年内发生一次9级或以上地震的概率——基于我们的模型——是24%,”Bufe在新闻发布会上说。“如果它们是群发的,则概率是63%。”

大多数研究人员并没有受到这一争论的影响。正如加州大学圣克鲁兹分校的地震物理学家 Emily Brodsky所言,“如果认为这完全是随机的而不值得去研究,那我们就太天真了。”