[論文レビュー] Geoelectric field and seismicity changes preceding the 2018 Mw6.8 earthquake and the subsequent activity in Greece

N. V. Sarlis, E. S. Skordas+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2019

Earthquake Detection and Analysis参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、2018年10月25日における西ギリシャ Mw 6.8地震の23日前にギリシャのピルゴス局で記録された、Seismic Electric Signal (SES) 活動が自然時間解析およびエントロピー基準により検証された。解析により、主震直前の重要な地震活動の前兆的挙動と高い地震発生可能性スコア（約80％）が確認され、自然時間法およびVANテレメトリックネットワークにおけるSESモニタリングの予測可能性が裏付けられた。

ABSTRACT

A strong earthquake of magnitude Mw6.8 struck Western Greece on 25 October 2018 with epicenter at 37.515N 20.564E. It was preceded by an anomalous geolectric signal that was recorded on 2 October 2018 at a measuring station 70km away from the epicenter. Upon analyzing this signal in natural time, we find that it conforms to the conditions suggested (e.g., Entropy 19 (2017) 177) for its identification as precursory Seismic Electric Signal (SES) activity. Notably, the observed lead time of 23 days lies within the range of values that has been very recently identified (Entropy 20 (2018) 561) as being statistically significant for the precursory variations of the electric field of the Earth. Moreover, the analysis in natural time of the seismicity subsequent to the SES activity in the area candidate to suffer this strong earthquake reveals that the criticality conditions were obeyed early in the morning of 18 October 2018, i.e., almost a week before the strong earthquake occurrence, in agreement with earlier findings. Furthermore, upon employing the recent method of nowcasting earthquakes, which is based on natural time, we find an earthquake potential score around 80% just before the occurrence of this Mw6.8 earthquake. Here, we also report the recording of more recent SES activities including a very recent one which just appeared at Pirgos measuring station on 13 October 2023.

研究の動機と目的

• 2018年10月2日におけるピルゴス局で記録された地球電位差異常が、2018年10月25日 Mw 6.8 インパクト地震の有効な前兆的 SES として適切かどうかを調査すること。
• 最近のイベント一致分析および受信者操作特性（ROC）法を用いて、23日間のリードタイムの統計的有意性を評価すること。
• SES活動に続く期間における自然時間解析を用いた地震活動の臨界性および地震発生可能性の評価。
• 最近のSESイベントの報告および検証、特に2023年10月13日にピルゴス局で記録された新しいSESを含む。

提案手法

• 自然時間解析を地球電位差データに適用し、エントロピーおよび時間反転下でのエントロピーを評価することで、SES活動が分数ブラウン運動モデルと整合するかを検証した。
• ΔV/L基準を用いて、ノイズからのSES信号の識別を実施し、信号が遠く離れた応力に影響を受ける焦点領域由来であることを保証した。
• ピルゴス局の選別マップ内における地震活動データを自然時間で解析し、主震に先行する臨界状態の検出を試みた。
• 自然時間に基づくノーウォッチング法を用いて地震発生可能性スコアを算出し、主要地震の発生確率を推定した。
• リードタイムの統計的妥当性を、イベント一致分析および受信者操作特性（ROC）分析を用いて検証した。
• VANテレメトリックネットワークの原始地球電位差データを解析し、パルス状の異常を特定。特に、AP-PIO、AP-N2、PIO-N2 などの特定のダブルチューク（dipoles）を解析してSESシグネチャを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2018年10月2日、ピルゴス局で記録された地球電位差異常は、2018年 Mw 6.8 ギリシャ地震の前兆的SESとして適切に分類されるか？
• RQ2 最近の検証手法に従って、SES活動と主震の間の23日間のリードタイムは統計的に有意であるか？
• RQ3 自然時間領域において、2018年 Mw 6.8 ギリシャ地震の直前に臨界的地震活動状態が出現したか、以前のモデル予測と整合するか？
• RQ4 主震直前の自然時間ノーウォッチング法に基づく地震発生可能性スコアはどの程度か？
• RQ5 2018年の出来事以降、最近のSES活動は存在するか？また、それらはSES検出フレームワークと整合するか？

主な発見

• 2018年10月2日、ピルゴス局で記録された地球電位差信号は、前兆的SES活動の特徴を示しており、自然時間エントロピー解析により23日間のリードタイムが確認された。
• 23日間のリードタイムは、最近の研究でイベント一致分析および受信者操作特性（ROC）法を用いて特定された統計的に有意な範囲内に位置している。
• 自然時間領域における臨界状態は、2018年10月18日に検出され、主震の約1週間前に発生した。これは以前の研究結果と一致する。
• 自然時間に基づくノーウォッチング法により、Mw 6.8 インパクト地震直前に約80％の地震発生可能性スコアが得られ、高い予測的信頼性を示した。
• 2023年10月13日、ピルゴス局で新しいSES活動が記録され、地域における継続的な検出可能な前兆信号の存在を示唆した。
• PAT局では、2019年1月3日、2021年1月4日およびその他の日付に追加のSESイベントが検出され、選別マップ内での小規模地震後のκ₁の確率分布に一貫性のあるパターンが確認された。