[论文解读] 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 4

一句话总结

本研究在希腊皮尔戈斯站记录到2018年10月25日MW 6.8西希腊地震前23天的地震电磁信号（SES）活动，通过自然时间分析和熵准则验证。分析确认了临震前的关键地震活动特征，并在主震前显示出约80%的高地震潜能评分，支持自然时间方法与VAN遥测网络中SES监测的预测能力。

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.

研究动机与目标

• 调查2018年10月2日皮尔戈斯站记录的地球电场异常是否构成2018年10月25日MW 6.8地震的有效前兆地震电磁信号（SES）。
• 利用近期事件巧合分析和受试者工作特征方法，评估23天预警时间的统计显著性。
• 在SES活动之后的时期，利用自然时间分析评估地震活动临界性与地震潜能。
• 报告并验证近期SES事件，包括2023年10月13日在皮尔戈斯站记录到的新事件。

提出的方法

• 对地球电场数据应用自然时间分析，以评估熵及时间反转下的熵，测试SES活动是否与分数布朗运动模型相容。
• 采用ΔV/L准则区分SES信号与噪声，确保信号源自遥远的、受应力影响的震源区域。
• 在皮尔戈斯站的选择性图范围内，对地震活动数据进行自然时间分析，以检测主震前的临界条件。
• 利用基于自然时间的实时预测方法计算地震潜能评分，以估计大地震发生的可能性。
• 通过事件巧合分析和受试者工作特征（ROC）分析，对预警时间的统计显著性进行验证。
• 检查VAN遥测网络的原始地球电场数据，以识别脉冲状异常，并对特定偶极子（如AP-PIO、AP-N2、PIO-N2）进行SES特征分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 2018年10月2日在皮尔戈斯站记录的地球电场异常是否可作为2018年MW 6.8地震的前兆SES？
• RQ2 根据近期验证方法，SES活动与主震之间23天的预警时间是否具有统计显著性？
• RQ3 在自然时间域中，是否在2018年MW 6.8地震之前出现了临界地震活动条件，与先前模型预测一致？
• RQ4 基于自然时间实时预测方法，在2018年主震前推算出的地震潜能评分是多少？
• RQ5 除2018年事件外，是否存在近期的SES活动，且其是否与SES检测框架一致？

主要发现

• 2018年10月2日在皮尔戈斯站记录的地球电场信号表现出与前兆SES活动一致的特征，23天预警时间经由自然时间熵分析得到确认。
• 23天预警时间处于近期研究使用事件巧合分析和受试者工作特征方法识别出的统计显著范围内。
• 在自然时间域中，2018年10月18日检测到临界地震活动条件，即主震前约一周，与早期发现一致。
• 基于自然时间的实时预测方法在主震前约80%的地震潜能评分，表明具有高度预测置信度。
• 2023年10月13日，皮尔戈斯站在新记录到一次SES活动，表明该地区仍存在可探测的前兆信号。
• 在PAT站还检测到其他SES事件，分别发生在2019年1月3日、2021年1月4日及其他日期，且在选择性图内小地震后κ₁的概率分布表现出一致模式。