[논문 리뷰] How "Short" a "Short-term earthquake prediction" can be? A review of the case of Skyros Island,Greece, EQ (26/7/2001, Ms = 6.1 R)

C. Thanassoulas, V. Klentos|arXiv (Cornell University)|2010. 02. 10.

Earthquake Detection and Analysis참고 문헌 4인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 그리스 스카이로스 섬에서 발생한 2001년 지진(Ms = 6.1 R)의 데이터를 이용해 초단기 지진 예측의 가능성을 평가한다. 지진 발생 25일 전의 지진 에너지 방출 역사와 지구 전기장 데이터를 분석함으로써, 실제 발생 시각에서 단 41분의 시간 오차로 예측에 성공하였으며, 이는 통합된 지구물리학적 전조 신호와 최적화된 방법론을 사용할 경우 단기 예측이 매우 정밀해질 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

The earthquake of Skyros Island in Greece (26/7/2001, Ms = 6.1 R) was announced three days before its occurrence in a meeting organized by the Bulgarian Academy of Sciences, Sofia on 2001. In this work a review is made on the results of the methodologies which were used for the analysis of the available data in order to utilize the specific prognosis. Of particular interest is the fact that the determined time of occurrence deviated for less than an hour (actually it was 41 minutes) from the actual occurrence time of the specific EQ. A similar example of another large EQ (Kythira, Greece, Ms = 6.9R, 8th January, 2006) by using the very same methodology deviated for 43 minutes only. The rest of the prognostic parameters: the epicenter location and the magnitude of the Skyros EQ were utilized by manipulating the past seismic energy release history of the regional seismogenic area and the observed earth's electric field which was recorded during the last 25 days, before the occurrence of the large seismic event, by VOL earth's electric field monitoring site. It is concluded that a short-term earthquake prediction can be utilized as a really "short" one, once the available precursory data are processed with the appropriate methodologies.

연구 동기 및 목표

• 가용한 지구물리학적 전조 신호를 이용한 초단기 지진 예측의 잠재력을 평가하기 위해.
• 2001년 스카이로스 지진(Ms = 6.1 R)에 대한 시간, 위치, 진도 예측의 정확도를 평가하기 위해.
• 유사한 정밀도로 다른 대규모 지진에 대해서도 동일한 방법론을 적용할 수 있는지 조사하기 위해.
• 지구 전기장 모니터링과 지진 에너지 방출 패턴을 예측 지표로 사용하는 것이 타당한지 검증하기 위해.
• 실제 데이터와 후행 분석을 통해 지구물리학적 예측의 실용적 한계, 즉 '단기 예측'의 한계를 규명하기 위해.

제안 방법

• 대규모 지진 발생 전의 지역적 지구조적 활성 영역의 과거 지진 에너지 방출 역사를 분석하여 패턴을 규명하기 위해.
• 스카이로스 지진 발생 25일 전의 지구 전기장 데이터를 VOL 모니터링 스테이션에서 확보한 자료를 통합하기 위해.
• 이전에 2006년 키티라 지진(Ms = 6.9 R)에 대해 사용된 일관된 예측 방법론을 재사용하여 방법론의 재현 가능성을 확보하기 위해.
• 스카이로스 사건의 실제 관측값과 예측된 시간, 진앙지, 진도를 상호 교차 검증하기 위해.
• 지진 파손이 임박했음을 시사하는 이질성을 탐지하기 위해 지구물리학적 데이터의 시계열 분석과 패턴 인식 기법을 적용하기 위해.
• 지진 및 전자기 신호를 통합한 다중 매개변수 접근법을 활용하여 예측 신뢰도를 향상시키기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 예측 자료를 이용해 주요 지진의 발생 시간을 1시간 이내 오차로 예측할 수 있는가?
• RQ2 지진 에너지 방출 및 전기장 추세를 이용해 진앙지와 진도를 얼마나 정확히 예측할 수 있는가?
• RQ3 동일한 예측 방법론이 다양한 구조적 배경과 대규모 지진에 대해 얼마나 이식 가능할 수 있는가?
• RQ4 스카이로스 사례에서 관찰된 바에 비추어 지구 전기장은 주요 지진 발생 전에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 통합된 지구물리학적 전조 신호를 사용할 경우 실용적인 '단기 예측'의 한계는 무엇인가?

주요 결과

• 스카이로스 지진의 예측 시간은 실제 발생 시각에서 단 41분 오차로 매우 높은 시간 정밀도를 보였다.
• 2006년 키티라 지진(Ms = 6.9 R)에 동일한 방법론을 적용한 결과, 예측 오차는 43분으로 나타나 재현성이 확인되었다.
• 지진 에너지 방출 역사를 분석하고 전자기 전조를 고려함으로써 진앙지 위치와 진도가 합리적인 정확도로 추정되었다.
• 스카이로스 지진 발생 25일 전의 지구 전기장 데이터는 임박한 파손과 관련된 일관된 이상 현상이 나타났다.
• 최적화된 데이터 통합 기법을 사용할 경우 '단기 예측'이 실질적으로 '초단기 예측'(1시간 이내)으로 실현될 수 있음을 본 연구는 입증하였다.
• 두 개의 서로 다른 대규모 지진에 대해 일관된 결과를 도출함으로써, 본 연구에서 검토 중인 방법론의 강건성을 뒷받침한다.