[논문 리뷰] Geoelectric field and seismicity changes preceding the 2018 Mw6.8 earthquake and the subsequent activity in Greece

N. V. Sarlis, E. S. Skordas외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 01. 20.

Earthquake Detection and Analysis참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 2018년 10월 25일의 Mw 6.8 서그리스 지진을 앞서 그리스의 피르고스 지점에서 기록된 23일 지속의 지진전기신호(Ses) 활동을 자연시간 분석 및 엔트로피 기준을 통해 검증하였다. 분석 결과 주요 지진 직전에 임계 지진활동 특성과 높은 지진잠재력 점수(~80%)가 확인되었으며, 자연시간 방법과 VAN 원격감시망 내 SES 모니터링의 예측 능력을 뒷받침한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 2018년 10월 2일에 기록된 지구전기장 이상 현상이 25일의 Mw 6.8 지진에 대한 유효한 지진전기신호(Ses)로 간주되는지 조사하기 위해
• 최근의 사고일치 분석 및 수신기 작동 특성 곡선 분석 방법을 사용하여 23일 지속의 지연 시간의 통계적 유의성을 평가하기 위해
• SES 활동 이후 기간 동안 자연시간 분석을 통해 지진활동의 임계성과 지진잠재력 점수를 평가하기 위해
• 최근의 SES 사건, 특히 피르고스 지점에서 2023년 10월 13일에 기록된 새로운 사건을 보고하고 검증하기 위해

제안 방법

• 지구전기장 데이터에 자연시간 분석을 적용하여 엔트로피와 시간 반전 시 엔트로피를 평가하여, 분석이 분수 브라운 운동 모델과 일치하는지 테스트하였다.
• ΔV/L 기준을 사용하여 노이즈와 SES 신호를 구분하였으며, 신호가 먼 응력 영향을 받는 지역에서 기인했음을 보장하였다.
• 피르고스 지점의 선택성 지ap 내 지진활동 데이터를 자연시간 기반으로 분석하여 주요 지진 직전의 임계 조건을 탐지하였다.
• 주요 지진 발생 가능성을 추정하기 위해 자연시간 기반 실시간 예측 방법을 사용하여 지진잠재력 점수를 계산하였다.
• 지연 시간의 통계적 검증을 위해 사고일치 분석 및 수신기 작동 특성(ROC) 분석을 수행하였다.
• VAN 원격감시망의 원시 지구전기 데이터를 분석하여 펄스 유사 이상 현상을 탐지하였으며, 특히 AP-PIO, AP-N2, PIO-N2 등의 특정 듀플렉스를 분석하여 SES 서명을 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2018년 10월 2일 피르고스 지점에서 기록된 지구전기장 이상 현상은 2018년 Mw 6.8 지진에 대한 지속적인 SES로 간주될 수 있는가?
• RQ2 최근 검증 방법에 따르면, SES 활동과 주요 지진 사이의 23일 지연 시간은 통계적으로 유의미한가?
• RQ3 이전 모델 예측에 따르면, 자연시간 영역에서 임계 지진활동 조건이 2018년 Mw 6.8 지진 직전에 나타났는가?
• RQ4 주요 지진 직전에 자연시간 실시간 예측 방법으로 유도된 지진잠재력 점수는 얼마인가?
• RQ5 2018년 사건 이외의 최근 SES 활동은 존재하는가, 그리고 SES 탐지 프레임워크와 일관된가?

주요 결과

• 2018년 10월 2일 피르고스 지점에서 기록된 지구전기 신호는 자연시간 엔트로피 분석을 통해 23일 지속의 지진전기신호(Ses) 활동과 일치하는 특성을 보였으며, 이는 지속적인 지진전기신호로 간주될 수 있었다.
• 최근의 사고일치 분석 및 수신기 작동 특성 곡선 분석을 통해 23일 지연 시간는 통계적으로 유의미한 범위 내에 들어 있었다.
• 자연시간 영역에서 임계 지진활동 조건은 2018년 10월 18일에 탐지되었으며, 이는 주요 지진 발생 1주일 전이었다. 이는 이전 연구 결과와 일치하였다.
• 자연시간 기반 실시간 예측 방법을 통해 Mw 6.8 지진 직전에 약 80%의 지진잠재력 점수를 도출하였으며, 이는 높은 예측 신뢰도를 나타내었다.
• 2023년 10월 13일 피르고스 지점에서 새로운 SES 활동이 기록되었으며, 이는 지역 내 지속적인 탐지 가능한 지진전기신호가 존재하고 있음을 시사한다.
• PAT 지점에서는 2019년 1월 3일, 2021년 1월 4일 및 기타 일자에 추가적인 SES 사건이 탐지되었으며, 선택성 지도 내 소규모 지진 이후 κ₁의 확률 분포에서 일관된 패턴을 보였다.